Tipus de sistemes de gestió tèrmica de bateries
Els diferents mètodes de gestió tèrmica de la bateria impliquen diferents nombres de peces, estructures i dissenys. Es seleccionen diferents tipus de sistemes de gestió tèrmica en funció dels costos de desenvolupament del vehicle, el pes del vehicle i els requisits d'espai de disposició. Les principals vies tècniques són els cinc tipus següents:
1. Tipus de refrigeració directa
Coneguda com a tecnologia de refrigeració directa de la bateria, el sistema de refrigeració directa és un evaporador de refrigeració integrat dins de la bateria, que està connectat al sistema d'aire condicionat mitjançant una canonada. Quan s'ha de refredar la bateria, el compressor s'utilitza per enviar el refrigerant comprimit a l'evaporador dins de la bateria, i després treure la calor dins de la bateria per aconseguir l'efecte de refrigeració. El sistema té els avantatges d'una estructura compacta, un bon efecte de refrigeració, un nombre reduït de peces (només es requereix una canonada de refrigeració d'entrada i una de sortida), pes lleuger, etc. No obstant això, l'inconvenient d'aquest sistema és que no pot escalfar la bateria sota condicions de baixa temperatura sota zero, l'aigua condensada generada durant el procés de refrigeració no està protegida i la uniformitat de temperatura del refrigerant és difícil de controlar. El sistema de refrigeració té una vida curta i una baixa fiabilitat, i sovint es produeixen fuites de refrigerant, capacitat de refrigeració insuficient i altres errors. Aquesta és l'última tecnologia de refrigeració de la bateria, amb una maduresa relativament baixa. S'ha aplicat en models produïts en massa com BYD i Tesla al mercat. És una via tècnica important en el futur, tal com es mostra a la figura 1.
2. Tipus de refrigeració per aigua del radiador
El circuit de refrigeració del radiador és un circuit independent, que consta d'un radiador, una bomba d'aigua electrònica, un escalfador, etc., amb anticongelant com a mitjà. L'anticongelant surt del radiador, passa per l'escalfador fins a la bateria i finalment torna al radiador. Aquest mètode de circulació s'utilitza per refredar i escalfar la bateria. El sistema té els avantatges d'una estructura senzilla, un baix cost i un estalvi d'energia en un ambient de baixa temperatura perenne. Tanmateix, el sistema té una baixa eficiència de dissipació de calor i la temperatura de l'aigua és alta en un entorn climàtic d'alta temperatura a l'estiu, que no pot complir les condicions d'ús en un entorn d'alta temperatura, tal com es mostra a la figura 2.
3. Tipus de refrigeració directa i refrigeració per aigua
Aquest sistema s'integra sobre la base de la refrigeració directa i la refrigeració per aigua, i connecta el sistema d'aire condicionat i el sistema de refrigeració d'aigua mitjançant el refrigerador de bateria Chiller (també anomenat intercanviador de calor). Aquest sistema evita les deficiències dels dos primers mètodes de refrigeració i és un dels sistemes de gestió tèrmica de la bateria més utilitzats. El sistema té més components que els dos primers, el sistema és més complex i l'espai de disseny de components necessari és relativament gran. La càrrega del compressor és gran durant el funcionament, la qual cosa consumeix molta energia per a tot el vehicle i té poca economia. A més, quan el sistema d'aire condicionat falla parcialment, la demanda de refrigeració de la bateria no es pot satisfer completament, tal com es mostra a la figura 3.
4. Tipus híbrid refrigerat per aigua
Aquest sistema es basa en el sistema de refrigeració per aigua de refrigeració directa i afegeix un sistema de refrigeració per aigua del radiador. Tots dos estan disposats en circuits paral·lels. Mitjançant el control de la vàlvula solenoide, s'utilitzen diferents circuits per refredar la bateria en diferents condicions. En entorns de baixa temperatura, només cal que funcioni el sistema de refrigeració d'aigua del radiador. Quan es trobi en un ambient d'alta temperatura, canvieu al sistema de refrigeració directa per aigua de refrigeració. En condicions de treball dures, els dos sistemes poden funcionar al mateix temps, i la bateria també pot obtenir la màxima capacitat de refrigeració, que bàsicament pot cobrir tots els entorns d'ús. Aquest sistema de refrigeració és extremadament complex i costós, i té alts requisits per a l'espai de distribució de tot el vehicle. L'estratègia de control del sistema és complexa, i l'estabilitat i la fiabilitat són un repte. Aquest sistema també s'utilitza en la majoria de models híbrids PHEV del mercat i té tecnologia madura, tal com es mostra a la figura 4.
5. Tipus de refrigeració per aire
Aquest sistema guia directament l'aire fred des de l'habitacle fins a la bateria a través d'un tub, i utilitza l'aire fred per refredar la bateria. Els avantatges d'aquest sistema són l'estructura senzilla, la temperatura de l'aire fred controlable i el baix cost del sistema. Tanmateix, també té els inconvenients del sistema de refrigeració directa. El sistema no té funció de calefacció, i l'aigua condensada generada a la superfície de la bateria no és fàcil d'assecar, la qual cosa comporta el risc d'erosió i contaminació a l'interior de la bateria. Aquest tipus de mètode de gestió tèrmica generalment no es recomana, vegeu la figura 5.
