Система управління температурою батареї (BTMS)
Система управління температурою батареї (BTMS) є однією з основних систем електромобіля, яка безпосередньо впливає на безпеку, продуктивність і термін служби всього автомобіля.
I. Чому батареї потребують термоконтролю
Ефективність, термін служби та безпека акумуляторів, особливо літій{0}}іонних акумуляторів, сильно залежать від робочої температури.
Оптимальний робочий діапазон
Ідеальний діапазон робочих температур для батарей зазвичай становить від 15 градусів до 40 градусів, оптимальний діапазон становить приблизно від 20 градусів до 35 градусів.
Небезпека високої температури
Надмірно високі температури (наприклад, понад 60 градусів) прискорюють розпад ємності батареї, збільшують внутрішній опір і в екстремальних випадках можуть викликати перегрівання, що призводить до пожежі та вибуху.
Небезпека низької температури
Надто низькі температури знижують швидкість внутрішніх хімічних реакцій всередині батареї, що призводить до різкого падіння ємності та вихідної потужності, труднощів із заряджанням і потенційного відкладення літію, що пошкоджує батарею.
Небезпека різниці температур
Нерівномірний розподіл температури (надмірна різниця температур) між елементами або модулями всередині акумуляторної батареї призводить до нестабільної продуктивності, прискорює старіння всієї батареї та обмежує її корисну ємність.
Таким чином, ефективна система керування температурою має на меті підтримувати температуру батареї в межах її оптимального вікна та мінімізувати максимальну різницю температур усередині батареї (в ідеалі менше або дорівнює 3 градусам).
II. Як працює теплова система
Система управління температурою рідини використовує циркулюючий охолоджувач як середовище для розсіювання тепла або нагріву батареї.
Функція охолодження
Поглинання тепла: під дією електричного насоса охолоджуюча рідина протікає через пластини рідинного охолодження всередині акумуляторної батареї (зазвичай у контакті з модулями батареї), поглинаючи тепло, що виділяється батареєю.
Розсіювання тепла: охолоджуюча рідина з високою-температурою, яка поглинає тепло, подається до переднього радіатора (з-повітряним охолодженням) або обмінюється теплом із системою кондиціонування повітря автомобіля (через теплообмінник охолодження), розсіюючи тепло назовні.
Циркуляція: охолоджена охолоджуюча рідина повертається в акумуляторну батарею, починаючи наступний цикл.
Функція нагріву
Коли температура батареї занадто низька, система може нагрівати теплоносій за допомогою нагрівача PTC (термістор із позитивним температурним коефіцієнтом).
Нагріта охолоджуюча рідина протікає через пластини рідинного охолодження, діючи як «грілка» для нагріву батареї.
Деякі просунуті системи також можуть використовувати відпрацьоване тепло, яке утворюється системою електричного приводу, відновлюючи його через пластинчасті теплообмінники для обігріву акумулятора, таким чином підвищуючи енергоефективність.
III. Ключові компоненти системи
Типова система управління теплом рідини в основному складається з таких компонентів:
Пластина рідинного охолодження: основний теплообмінний компонент у прямому контакті з модулем батареї, зазвичай виготовлений з алюмінію з внутрішньою конструкцією проточного каналу. Його конструкція повинна збалансувати тепловіддачу, надійність і легкість.
Охолоджуюча рідина: вимагає високої теплопровідності, ізоляції (для запобігання короткому замиканню), низької в'язкості, широкого діапазону робочих температур і хорошої сумісності з матеріалами. Зазвичай використовуються суміші етиленгліколю-води (співвідношення регулюється відповідно до вимог антифризу), хоча іноді також використовуються чисті органічні спирти та інші діелектричні рідини.
Електричний насос: забезпечує циркуляцію теплоносія. Його швидкість часто регулюється, щоб забезпечити-постачання на вимогу та зменшити споживання енергії.
Теплообмінник (Холодильник): теплообмінник, що з’єднує контур охолоджуючої рідини та контур охолодження кондиціонера, який використовується для покращення охолодження.
Радіатор: розташований у передній частині автомобіля, він розсіює тепло від охолоджувальної рідини через потік повітря.
Пластинчастий теплообмінник: використовується для теплообміну між різними контурами, наприклад, для утилізації відпрацьованого тепла.
Нагрівач PTC: пристрій, який нагріває теплоносій, коли потрібне нагрівання.
Корпус клапана (наприклад, три-ходовий клапан, електромагнітний клапан): контролює напрямок потоку теплоносія, дозволяючи перемикатися між різними режимами (наприклад, перемикатися між режимами охолодження та нагрівання або між різними джерелами тепла).
Резервуар: компенсує розширення та звуження охолоджуючої рідини через зміни температури, а також полегшує наповнення та злив.
Датчики і блок управління: датчики температури контролюють температуру акумулятора і охолоджуючої рідини в реальному часі. Термічний контролер системи керування акумулятором (BMS) — це мозок, який інтелектуально керує роботою приводів, таких як насоси, PTC-нагрівачі, клапани та компресори кондиціонера, на основі температурних сигналів і стану автомобіля за допомогою алгоритмів.
