Gestió tèrmica del sistema de bateries
Gestió tèrmica de la bateriainclou principalment refrigeració, calefacció i igualació de temperatura. Les funcions de refrigeració i calefacció s'ajusten principalment a l'impacte potencial de la temperatura ambient externa a la bateria. L'equalització de la temperatura redueix les diferències de temperatura dins de la bateria, evitant la degradació ràpida de la bateria causada pel sobreescalfament en determinades zones.
En general, els mètodes de refrigeració de la bateria d'energia es divideixen principalment en tres categories: refrigeració per aire, refrigeració líquida i refrigeració directa. La refrigeració per aire utilitza aire natural o aire de refrigeració de l'habitacle per aconseguir l'intercanvi de calor i la refrigeració sobre la superfície de la bateria. La refrigeració líquida normalment utilitza canonades de refrigerant independents per escalfar o refredar la bateria d'energia; aquest és actualment el mètode de refrigeració principal, utilitzat a les bateries Tesla i Volt. Els sistemes de refrigeració directe eliminen la necessitat de canonades de refrigeració separades per a la bateria d'alimentació, utilitzant directament refrigerant per refredar-la.
1. Sistema de refrigeració per aire
Les primeres bateries d'energia, a causa de la seva menor capacitat i densitat d'energia, sovint utilitzaven refrigeració per aire. La refrigeració per aire es divideix en dues categories principals: refrigeració per aire natural i refrigeració per aire forçat (mitjançant un ventilador), utilitzant aire natural o aire fresc de l'habitacle per refredar la bateria.
Actualment, les bateries de 48V dels vehicles híbrids suaus de 48V es troben generalment a l'habitacle i es refreden per aire. Els sistemes de refrigeració d'aire-són relativament senzills d'estructura, tecnològicament madurs i de baix cost. No obstant això, a causa de la capacitat limitada d'eliminació de calor de l'aire, la seva eficiència d'intercanvi de calor és baixa, el que resulta en una mala uniformitat de la temperatura interna i dificultat per controlar amb precisió la temperatura de la bateria. Per tant, els sistemes de refrigeració d'aire-generalment són adequats per a aplicacions amb autonomia de conducció curta i vehicles lleugers.
2. Sistemes de refrigeració líquida
La refrigeració líquida consisteix a utilitzar un refrigerant per intercanviar calor amb la bateria. Els refrigerants es divideixen en dos tipus: els que poden contactar directament amb les cèl·lules de la bateria (oli de silicona, oli de ricí, etc.) i els que contacten amb les cèl·lules a través de canals d'aigua (aigua i etilenglicol, etc.); actualment, s'utilitza més habitualment una barreja d'aigua i etilenglicol. Els sistemes de refrigeració líquida solen incloure un refrigerador acoblat al cicle de refrigeració, utilitzant el refrigerant per eliminar la calor de la bateria. Els components bàsics són el compressor, el refrigerador i la bomba d'aigua. El compressor, com a font d'energia per a la refrigeració, determina la capacitat d'intercanvi de calor de tot el sistema. El refrigerador facilita l'intercanvi de calor entre el refrigerant i el refrigerant, i la quantitat d'intercanvi de calor determina directament la temperatura del refrigerant. La bomba d'aigua determina el cabal del refrigerant dins de les canonades; un cabal més ràpid dóna com a resultat un millor rendiment d'intercanvi de calor, i viceversa.
Els sistemes de refrigeració líquida ofereixen una major flexibilitat. Els canals de refrigeració es poden instal·lar entre els mòduls de la bateria (actualment l'enfocament principal), les plaques de refrigeració es poden utilitzar a la part inferior de la bateria o les cèl·lules o els mòduls es poden submergir en refrigerant. Els avantatges dels sistemes de refrigeració líquida inclouen alts coeficients de transferència de calor, cabals ràpids, bona uniformitat de temperatura i control precís de la temperatura. Els desavantatges inclouen la complexitat del sistema, alts requisits de segellat, el sistema de refrigeració que representa una part important del pes de la bateria i un cost relativament elevat.
