Четыре технологии охлаждения для систем терморегулирования аккумуляторов

Являясь незаменимым продуктом в нашей жизни, литий-ионные аккумуляторы встречаются во всем: от мобильных телефонов до компьютеров и электромобилей. По сравнению с чипами, которые выделяют больше всего тепла в электронных продуктах, нагревательным компонентом электромобилей является аккумуляторная батарея. Поэтому исследование технологии терморегулирования силовых аккумуляторов является одним из наиболее важных проектов для производителей аккумуляторов и автомобильных компаний.

Самый примитивный способ технологии отвода тепла — это отвод тепла по воздуху, а отвод тепла по воздуху делится на два типа: активный отвод тепла и пассивный отвод тепла. Независимо от формы отвода тепла, для отвода тепла используется воздух. Пассивное рассеивание тепла относительно просто. В основном он обеспечивает воздухозаборники, вентиляционные пути и воздуховыпускные отверстия. Когда автомобиль движется, воздух контактирует с аккумулятором, отводя тепло.

Однако самым большим недостатком пассивного отвода тепла является недостаточная эффективность отвода тепла. Как только входная/выходная мощность батареи увеличивается, что приводит к увеличению выделения тепла, эффект рассеивания тепла становится минимальным. Другой пример: как рассеивать тепло, когда автомобиль не работает во время зарядки? Таким образом, активное рассеивание тепла увеличивает поток воздуха через вентиляторы и другое оборудование, увеличивая поток воздуха и улучшая рассеивание тепла.

Что лучше воздушного рассеивания тепла, так это технология жидкостного охлаждения. Теплообмен силовой батареи осуществляется через трубы охлаждающей жидкости, расположенные внутри или на поверхности батареи, что делает отвод тепла более эффективным. Жидкостное охлаждение рассеивает тепло путем размещения труб охлаждающей жидкости или охлаждающих пластин (с охлаждающей жидкостью внутри) непосредственно внутри силовой батареи, а затем пропускания охлаждающей жидкости через соответствующие компоненты для отвода тепла внутри батареи.

Тем не менее, ключ к рассеиванию тепла при жидкостном охлаждении также является моментом, который напрямую влияет на эффект рассеивания тепла от силовой батареи. Он заключается в конструкции и прокладке трубопровода теплоносителя и направлении потока теплоносителя. Только путем формирования разумного обратного пути и достижения равномерного рассеивания тепла можно обеспечить общее рассеивание тепла от силовой батареи. Поддерживайте температуру на одинаковом уровне, чтобы не было слишком низкой и слишком высокой температуры, что могло бы повлиять на состояние батареи. Например, в силовых батареях многих новых энергетических транспортных средств, включая Tesla, внутри аккумуляторного блока используются змеевидные охлаждающие трубки, которые могут эффективно увеличить площадь контакта между охлаждающей трубкой и аккумулятором и улучшить эффект рассеивания тепла.

В последние годы появился новый метод пассивного отвода тепла - технология отвода тепла материалом с фазовым переходом. Материал с фазовым переходом — это охлаждающий материал, который может поглощать или выделять большое количество тепла при возникновении фазового перехода и может поддерживать постоянный контроль температуры окружающей среды. Самым распространенным материалом с фазовым переходом в нашей жизни является вода. Когда температура опускается до 0°C, вода переходит из жидкого состояния в твердое (при замерзании выделяется тепло); при температуре выше 0°C вода переходит из твердого состояния в жидкое. (Растворение эндотермическое).

Основываясь на принципе поглощения тепла с фазовым переходом, материалы с фазовым переходом можно использовать в литиевых аккумуляторных батареях для достижения охлаждения. Однако материал с фазовым переходом сам по себе является лишь веществом, аккумулирующим или поглощающим тепло, и не может рассеивать тепло от какого-либо вещества. Поэтому необходимо добавить некоторые материалы, которые улучшают теплопроводность и рассеивают тепло, поглощенное материалом с фазовым переходом, с помощью других методов, таких как воздушное охлаждение и жидкостное охлаждение. Другими словами, технология рассеивания тепла материалом с фазовым переходом может фактически играть вспомогательную роль в технологии воздушного или жидкостного охлаждения, чтобы максимизировать эффект рассеивания тепла.

Помимо трех вышеуказанных методов отвода тепла, существует еще технология активного охлаждения — термоэлектрическое охлаждение, технология преобразования энергии, использующая эффект Пельтье полупроводниковых материалов для достижения охлаждения или нагрева. При подключении источника постоянного тока тепло на одном конце термоэлектрического охлаждающего устройства будет поглощаться, и температура уменьшится, в то время как температура на другом конце одновременно увеличится. Кроме того, это явление полностью обратимо. Пока направление тока изменяется, тепло может быть направлено в противоположном направлении. смена направления. Технология термоэлектрического охлаждения имеет очевидные преимущества: отсутствие хладагента, низкое энергопотребление и низкий уровень шума. Однако при использовании отдельно эффективность охлаждения невысока. При использовании в силовых батареях его необходимо комбинировать с другими технологиями охлаждения для достижения максимального эффекта.

В настоящее время многие компании разрабатывают системы терморегулирования аккумуляторных батарей на основе технологии термоэлектрического охлаждения. Они используют композитные материалы с фазовым переходом и термоэлектрические полупроводниковые чипы для встраивания термоэлектрических полупроводниковых чипов в боковую часть аккумуляторного ящика, а композитные материалы с фазовым переходом встроены в квадратный мономер. между батареями для решения проблемы равномерности и быстрого охлаждения отдельных ячеек в системе терморегулирования батареи.

Технология воздушного охлаждения , как самая классическая технология, в настоящее время не может удовлетворить потребности в охлаждении силовых батарей и была заменена технологией жидкостного охлаждения. Жидкостное охлаждение стало наиболее развитой и широко используемой технологией охлаждения силовых аккумуляторов. Однако по мере увеличения нагрева аккумулятора, мощности аккумулятора и скорости зарядки жидкостное охлаждение постепенно перестанет удовлетворять потребности аккумулятора в отводе тепла.

Таким образом, новая технология рассеивания тепла материалами с фазовым переходом и технология термоэлектрического охлаждения имеют большой потенциал, но для достижения наилучших результатов их необходимо сочетать с другими технологиями. В настоящее время не существует абсолютно качественной технологии отвода тепла. Будущая технологическая тенденция будет заключаться в объединении нескольких технологий рассеивания тепла для удовлетворения различных потребностей в рассеивании тепла.