Vier belangrijke koeltechnologieën voor thermische beheersystemen voor batterijen
Vergeleken met de chips die de meeste warmte genereren in elektronische producten, is de verwarmingscomponent van elektrische voertuigen de energiebatterij. Daarom is onderzoek naar thermische managementtechnologie voor stroombatterijen een van de meest cruciale projecten voor zowel batterijfabrikanten als autobedrijven.
De meest primitieve manier van warmteafvoertechnologie is door middel van luchtkoeling, die in twee soorten kan worden verdeeld: actieve koeling en passieve koeling. Zowel actieve als passieve warmteafvoer maakt gebruik van lucht om warmte af te voeren. Passieve warmteafvoer is relatief eenvoudig en bestaat voornamelijk uit luchtinlaten, ventilatieroutes en luchtuitlaten. Wanneer het voertuig in beweging is, wordt de warmte afgevoerd door het contact tussen de lucht en de accu.
Het grootste nadeel van passieve warmtedissipatie is echter de onvoldoende efficiëntie van de warmtedissipatie. Zodra het ingangs-/uitgangsvermogen van de batterij wordt verhoogd, neemt de warmteontwikkeling toe en is het effect verwaarloosbaar. Hoe kan het voertuig tijdens het opladen bijvoorbeeld warmte afvoeren zonder te rijden? Daarom verbetert actieve warmteafvoer de luchtstroom en verbetert de warmteafvoer door ventilatoren en andere apparaten toe te voegen om lucht aan te zuigen.
De vloeistofkoelingstechnologie heeft een beter warmteafvoereffect dan lucht, die warmte uitwisselt met de accu via koelvloeistofleidingen die in of op het oppervlak van de accu zijn verdeeld, wat resulteert in een efficiëntere warmteafvoer. De warmteafvoer van vloeistofkoeling wordt bereikt door koelvloeistofleidingen of koelplaten (met koelvloeistof erin) direct in de accu te plaatsen en vervolgens relevante componenten te gebruiken om de koelvloeistof te laten stromen en de interne warmte van de accu af te voeren. De sleutel tot de warmteafvoer van vloeistofkoeling is ook een punt dat rechtstreeks van invloed is op het warmteafvoereffect van de stroombatterij, dat ligt in het ontwerp, de aanleg en de stroomrichting van de koelmiddelpijpleiding. Alleen door een redelijk refluxpad te vormen en een uniforme warmtedissipatie te bereiken, kan de algehele warmtedissipatie van de batterij op een uniform temperatuurniveau worden gehouden, zonder dat sommige temperaturen te laag en andere te hoog zijn, wat de gezondheid van de batterij zal beïnvloeden.
De afgelopen jaren is er een passieve warmtedissipatiemethode opgekomen: faseveranderingsmateriaalwarmtedissipatietechnologie. Faseveranderingsmaterialen zijn koelmaterialen die tijdens faseverandering een grote hoeveelheid warmte kunnen absorberen of afgeven, en een constante temperatuur kunnen handhaven om de omgevingstemperatuur te regelen. Het meest voorkomende faseveranderingsmateriaal in ons leven is ongetwijfeld water. Wanneer de temperatuur daalt tot 0 graad C, verandert water van vloeibaar in vast (bevriest en geeft warmte af); Wanneer de temperatuur boven 0 graad C komt, verandert water van vast in vloeibaar (absorptie van oplossingswarmte).
Naast de bovengenoemde drie methoden voor warmteafvoer is er ook een actieve koeltechnologie: thermo-elektrische koeling, een energieconversietechnologie die gebruik maakt van het Peltier-effect van halfgeleidermaterialen om koeling of verwarming te bereiken. Na aansluiting op een gelijkstroomvoeding wordt de warmte aan het ene uiteinde van het thermo-elektrische koelapparaat geabsorbeerd, wat resulteert in een temperatuurdaling, terwijl de temperatuur aan het andere uiteinde tegelijkertijd zal stijgen; Bovendien is dit fenomeen volledig omkeerbaar, omdat het veranderen van de richting van de stroom warmte in de tegenovergestelde richting kan overbrengen.
Als de meest klassieke technologie kan de luchtkoelingstechnologie niet langer voldoen aan de koelbehoeften van stroombatterijen en is deze vervangen door vloeistofkoelingstechnologie. Vloeistofkoeling is de meest volwassen en meest gebruikte koeltechnologie voor stroombatterijen geworden. Met de toename van de batterijwarmte, het batterijvermogen en de oplaadsnelheid zal vloeistofkoeling echter geleidelijk niet meer in staat zijn om aan de warmteafvoerbehoeften van de batterij te voldoen. Daarom hebben de opkomende warmtedissipatietechnologie voor faseveranderingsmateriaal en thermo-elektrische koeltechnologie een groot potentieel, maar beide moeten worden gecombineerd met andere technologieën om de beste resultaten te bereiken. Op dit moment bestaat er geen absoluut hoogwaardige warmtedissipatietechnologie en de toekomstige technologietrend zal meerdere warmtedissipatietechnologieën combineren om aan verschillende warmtedissipatiebehoeften te voldoen.
