Au début du développement des véhicules à énergie nouvelle, les constructeurs ont repris les principes de conception des véhicules à carburant pour la fabrication des véhicules électriques. À cette époque, le moteur, la batterie et les systèmes de charge dégageaient peu de chaleur. Les méthodes passives telles que la circulation de l'air et les dissipateurs de chaleur suffisaient donc pour refroidir la batterie. Toutefois, ces méthodes de refroidissement passif présentaient des limites importantes. Le refroidissement par circulation d'air repose sur la convection naturelle ou sur de simples ventilateurs, qui ne peuvent dissiper qu'une quantité limitée de chaleur. Les dissipateurs thermiques diffusent la chaleur sur une grande surface. Mais ils dépendent de l'air qui les entoure pour absorber et évacuer la chaleur.
La technologie des véhicules électriques a progressé. Cela a été possible grâce à des moteurs plus puissants, à la supercharge et à la charge rapide. Mais ces progrès ont entraîné une augmentation considérable de la pression thermique sur les batteries. Cette augmentation a mis en évidence l'insuffisance des méthodes de refroidissement passif. L'industrie avait besoin d'une solution plus efficace pour répondre aux nouvelles exigences en matière de gestion thermique.
Les moteurs, la suralimentation, la charge rapide et d'autres technologies connexes font l'objet d'innovations rapides. Elles apportent de grands défis pour la gestion thermique des batteries. Les méthodes passives, comme le refroidissement par air, ne peuvent pas répondre aux nouvelles exigences en matière de dissipation de la chaleur des batteries. Ce besoin a conduit à l'adoption du refroidissement par liquide. Il s'agit d'une meilleure façon de se débarrasser de la chaleur.
La technologie du refroidissement par liquide présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes de refroidissement passif. Elle permet une meilleure dissipation de la chaleur. Le refroidissement par liquide permet d'obtenir des températures homogènes. Ce système permet de maintenir les performances et la longévité de la batterie en gérant efficacement la chaleur générée pendant le fonctionnement et la charge. Trumonytechs est un spécialiste de la gestion thermique. Nous avons une grande expérience en matière de conception et de fabrication. Nous proposons une large gamme de produits et de conceptions. Nous ne sommes pas seulement spécialisés dans le refroidissement des batteries. Nous sommes également spécialisés dans le stockage de l'énergie, les flux thermiques élevés et les nouvelles technologies de refroidissement des liquides. Cette expertise garantit que les besoins thermiques des véhicules électriques modernes sont bien satisfaits. Elle corrige les limites du refroidissement passif antérieur.
Table des matières
Vue d'ensemble du système de refroidissement liquide de la batterie
Les moteurs électriques, la suralimentation, la charge rapide et les technologies connexes innovent rapidement. Cela crée de grands défis pour la gestion thermique des batteries. Le refroidissement par air est une méthode passive. Il ne peut pas répondre à la nouvelle demande de refroidissement des batteries. Il est donc remplacé par le refroidissement liquide, une méthode active plus efficace.
La technologie du refroidissement par liquide permet une meilleure dissipation de la chaleur. Elle permet également d'obtenir une température uniforme grâce à un système de refroidissement liquide. Cela garantit les performances et la durée de vie de la batterie. Les avantages techniques spécifiques comprennent une efficacité de refroidissement élevée, une distribution uniforme de la température, une conception flexible et un faible niveau de bruit. Les systèmes de refroidissement par liquide permettent d'obtenir des températures uniformes dans l'ensemble du bloc-batterie. Ils évitent les surchauffes locales. Cela prolonge la durée de vie de la batterie et stabilise les performances. Les systèmes de refroidissement par liquide sont plus silencieux que les ventilateurs des systèmes refroidis par air. Ils contribuent au confort des véhicules électriques.
Les systèmes de refroidissement liquide ont démontré des résultats et des avantages significatifs dans des applications réelles. La Tesla Model S utilise un système de refroidissement liquide avancé pour gérer la chaleur de la batterie. Dans le cycle de refroidissement par liquide, la Model S peut bien contrôler la température de la batterie. Elle le fait pendant la conduite à haute performance et la charge rapide. Le véhicule reste ainsi sûr et performant. Cela permet à la Model S d'être performante pendant de longues périodes de conduite à grande vitesse et dans des conditions météorologiques extrêmes. En tant que premier fabricant mondial de batteries, NDT fournit des batteries refroidies par liquide à plusieurs marques de véhicules électriques. NDT utilise le refroidissement liquide pour maintenir ses batteries à basse température. Ce système fonctionne même en mode haute puissance et en mode de charge rapide. Il améliore la durée de vie des batteries et l'efficacité de la charge.
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Application du système de refroidissement liquide dans l'industrie
Le système est principalement utilisé dans quatre domaines : les batteries de puissance, le stockage de l'énergie, la haute densité thermique et les nouveaux composants de refroidissement liquide.
Dans le domaine des véhicules électriques, la conception thermique est plus complexe que pour les véhicules à carburant. En effet, les véhicules électriques ont plus de moteurs, de batteries et de systèmes de contrôle. La chaleur des batteries d'alimentation est donc au cœur de la conception thermique. La performance thermique de la batterie d'alimentation affectera directement l'efficacité et la performance des véhicules à énergie nouvelle. Les batteries au lithium couramment utilisées servent de source d'énergie au véhicule et sont connectées en série et en parallèle pour former une batterie de puissance. module de batterie. Les piles au lithium sont très sensibles aux changements de température au cours de leur réaction électrochimique. Elles doivent généralement être maintenues entre 15℃ et 35℃. Une température trop élevée ou trop basse affecte leur sécurité et leurs performances.
Le refroidissement par liquide présente des avantages uniques. Il répond aux exigences de température de la batterie d'alimentation. Il dispose de deux circuits pour le refroidissement et le chauffage. Les systèmes de refroidissement par liquide ont une plus grande capacité thermique que les systèmes de refroidissement par air. Ils présentent également une faible résistance à l'écoulement et une grande efficacité de transfert de chaleur. La densité énergétique augmente. Le chargement et le déchargement sont de plus en plus rapides. Le refroidissement par liquide devient donc le premier choix de la plupart des fabricants de véhicules à énergie nouvelle.
Dans le domaine du stockage de l'énergie, les systèmes de refroidissement liquide sont tout aussi importants. Les grands systèmes de stockage d'énergie doivent souvent gérer de grandes quantités de chaleur, en particulier lors de la production d'énergie élevée et des cycles de charge/décharge. Les systèmes de refroidissement par liquide permettent de bien contrôler la température de la batterie. Ils évitent la surchauffe et garantissent un fonctionnement stable du système pendant une longue période. Ils améliorent également la durée de vie et la sécurité du système de stockage d'énergie.
Applications à haute densité de flux thermique, telles que centres de données et l'informatique de haute performance, connaissent une croissance rapide de l'utilisation du refroidissement par liquide. Les méthodes traditionnelles de refroidissement par air ne peuvent plus répondre aux besoins croissants de dissipation thermique de ces appareils. Les systèmes refroidis par liquide peuvent gérer une grande quantité de chaleur dans un espace réduit. Ils y parviennent grâce à un transfert et une dissipation efficaces de la chaleur. L'efficacité et la fiabilité des équipements s'en trouvent grandement améliorées.
Les nouveaux composants transfèrent la chaleur par refroidissement liquide. Ils ont élargi les possibilités d'utilisation de cette technologie. Ces pièces utilisent des matériaux et des conceptions avancés pour améliorer l'échange de chaleur. Elles peuvent être utilisées dans de nombreuses industries et entreprises. Par exemple, les avions électriques et les motos électriques rapides commencent également à utiliser la technologie de refroidissement par liquide. Elle permet d'améliorer leurs performances thermiques.
Les systèmes refroidis par liquide offrent de nombreux avantages techniques. En effet, ils surpassent les autres méthodes de dissipation de la chaleurcomme le refroidissement par air. Tout d'abord, les systèmes refroidis par liquide ont un meilleur transfert de chaleur. Ils peuvent rapidement évacuer de grandes quantités de chaleur. Deuxièmement, les systèmes de refroidissement par liquide permettent d'obtenir une répartition plus uniforme de la température, ce qui évite les surchauffes localisées et améliore la fiabilité globale du système. Les systèmes de refroidissement par liquide sont également plus flexibles. Ils peuvent être personnalisés pour répondre à des besoins spécifiques. En revanche, les ventilateurs et les voies d'air limitent le refroidissement des systèmes à refroidissement par air.
Composants du système de refroidissement liquide de la batterie
Le système de refroidissement liquide de la batterie est composé des éléments suivants :
Plaque de refroidissement des liquides: La plaque de refroidissement liquide est l'élément central de la gestion thermique. Elle est généralement constituée de matériaux présentant une excellente conductivité thermique, tels que l'aluminium et le cuivre. Les éléments de dissipation de la chaleur se trouvent à la surface de la plaque de refroidissement. Le liquide de refroidissement qui passe par les canaux internes de la plaque absorbe la chaleur qui s'y trouve. Cette conception maximise le transfert de chaleur. Elle garantit des températures homogènes. Ceci est crucial pour maintenir la stabilité et les performances de la batterie dans de nombreuses conditions.
Système de circulation du liquide de refroidissement : Ce système comprend les canaux de refroidissement et les pompes électriques. Il comprend également le trajet du liquide de refroidissement et d'autres pièces connexes. Les canaux de refroidissement sont conçus pour transférer et dissiper efficacement la chaleur. Les pompes électriques propulsent le liquide de refroidissement. Elles assurent une évacuation continue et efficace de la chaleur de la batterie.
Liquide de refroidissement : Également connu sous le nom de fluide de transfert de chaleur, le fluide de refroidissement est utilisé pour conduire la chaleur des composants qui doivent être refroidis vers d'autres parties du système. Les meilleurs fluides de refroidissement ont une capacité thermique élevée. Ils ont également une faible viscosité et sont non toxiques, chimiquement inertes et électriquement isolants. Les fluides de refroidissement les plus courants sont l'eau, les mélanges eau/glycol, l'huile minérale et les fluides fluorés. Chacun d'entre eux convient à des applications différentes, en fonction de ses propriétés spécifiques.
Système de contrôle : Le système de contrôle se compose généralement de capteurs de température, d'unités de contrôle et d'actionneurs. Il surveille et régule la température de la batterie pour s'assurer qu'elle reste dans une plage de sécurité. Les capteurs de température fournissent des données en temps réel, que l'unité de contrôle utilise pour ajuster le débit et la température du liquide de refroidissement. Les actionneurs exécutent ensuite les opérations nécessaires en fonction des instructions de l'unité de contrôle.
Ventilateur de refroidissement : Le ventilateur de refroidissement aide à éliminer la chaleur résiduelle restante en l'expulsant vers l'environnement extérieur. Le liquide de refroidissement évacue la majeure partie de la chaleur. Mais le ventilateur fournit un refroidissement supplémentaire lorsque cela est nécessaire. Cette fonction est cruciale en cas de charge élevée ou de conditions extrêmes. Il garantit un fonctionnement fiable du système.
Sélection du liquide de refroidissement
Le liquide de refroidissement désigne généralement le fluide qui entoure ou traverse un système utilisé pour le transfert de chaleur. Le meilleur liquide de refroidissement a une capacité thermique élevée. Il a également une faible viscosité, est abordable, non toxique, chimiquement inerte, non corrosif et électriquement isolant. Vous trouverez ci-dessous une comparaison de différents liquides de refroidissement, détaillant leurs propriétés et leurs cas d'utilisation.
| Type de liquide de refroidissement | Conductivité thermique | Viscosité | Coût | Toxicité | Isolation | Caractéristiques principales |
| L'eau | Haut | Faible | Très faible | Non toxique | Non isolant | Excellente conductivité thermique et capacité calorifique ; non isolant |
| Mélange d'eau et de glycol | Modéré | Modéré | Faible | Non toxique | Non isolant | Point d'ébullition élevé, propriétés antigel ; améliore les performances du liquide de refroidissement |
| Huile minérale | Modéré | Faible | Modéré | Faible toxicité | Isolation | Bonne conductivité thermique, bonne capacité de lubrification, bonne stabilité ; risque de combustion |
| Fluides fluorés | Modéré | Faible | Haut | Faible toxicité | Haute isolation | Faible toxicité, isolation électrique élevée, excellente stabilité thermique et inertie chimique |
L'eau: L'eau a une conductivité et une capacité thermiques élevées. Elle est souvent utilisée dans les systèmes qui ne nécessitent pas d'isolation électrique directe. Par exemple, dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation et dans certaines industries, l'eau refroidit bien, mais elle est généralement tenue à l'écart des pièces électriques.
Mélange d'eau et de glycol: Ce liquide de refroidissement est largement utilisé dans les applications automobiles, y compris les véhicules électriques. Le mélange a un point d'ébullition élevé. Il possède également des propriétés antigel. Il est donc idéal pour les endroits où les températures sont extrêmes. Par exemple, de nombreux fabricants de véhicules électriques utilisent des mélanges eau/glycol. Ils les utilisent pour bien gérer les températures des batteries pendant la charge rapide et la conduite à haute performance.
Huile minérale: L'huile minérale est connue pour ses propriétés isolantes. Elle est souvent utilisée dans les transformateurs électriques pour refroidir et isoler. Elle offre une bonne conductivité thermique et une bonne stabilité, bien qu'elle présente un risque de combustion à haute température. Certains centres de données utilisent également l'huile minérale dans les systèmes de refroidissement par immersion pour gérer la chaleur générée par les serveurs.
Fluides fluorés: Ils ont d'abord été utilisés pour nettoyer les circuits imprimés. Mais ils se sont répandus dans le domaine du refroidissement haut de gamme. En effet, ils sont peu toxiques et isolent bien. De plus, ils sont très stables à haute température. Ils sont désormais courants dans les grands systèmes de refroidissement immergés. Ceux-ci sont utilisés dans les centres de données pour le refroidissement des serveurs. Ils constituent un moyen efficace et sûr de gérer la chaleur.
Principe du système de refroidissement par liquide
Un système de refroidissement liquide pour les véhicules à énergie nouvelle repose sur un principe de base. Il s'agit d'assurer le bon fonctionnement et la fiabilité de chaque composant. Pour ce faire, il fait circuler le liquide de refroidissement pour absorber la chaleur des composants de dissipation thermique. Le système maintient les composants dans la bonne plage de température.
Le système comprend des éléments tels que des cuves d'expansion, des condenseurs, des ventilateurs de refroidissement, des pompes à eau, des électrovannes à trois voies et des tubes de refroidissement de la batterie. Voici une description détaillée du principe de fonctionnement :
Absorption de la chaleur: Le liquide de refroidissement circule à travers les plaques de refroidissement liquide, qui sont fixées aux cellules de la batterie. Le fonctionnement de la batterie génère de la chaleur. Le liquide de refroidissement absorbe cette chaleur des cellules de la batterie.
Transfert de chaleur: Le liquide de refroidissement chauffé s'écoule ensuite dans le condenseur. Dans le condenseur, le liquide de refroidissement libère la chaleur absorbée dans l'air ambiant, avec l'aide des ventilateurs de refroidissement. Ce processus refroidit le liquide de refroidissement.
Pressurisation: Après avoir été refroidi dans le condenseur, le liquide de refroidissement entre dans la pompe à eau électronique. La pompe pressurise le liquide de refroidissement pour qu'il circule efficacement dans le système.
Échange de chaleur: Le liquide de refroidissement est pressurisé. Il traverse les systèmes de commande et d'entraînement électriques. Il absorbe la chaleur supplémentaire de ces pièces. Cela permet de maintenir la température de ces systèmes dans des plages optimales.
Régulation de la température: Le débit du liquide de refroidissement est régulé par une électrovanne à trois voies. En fonction des besoins de refroidissement, l'électrovanne renvoie le liquide de refroidissement vers la batterie ou vers un système de refroidissement auxiliaire.
Circulation du liquide de refroidissement: Le liquide de refroidissement refroidi est ensuite recirculé vers les plaques de refroidissement liquide pour absorber davantage de chaleur des cellules de la batterie, et le cycle se répète.
Par rapport aux systèmes refroidis par air, les avantages techniques des systèmes refroidis par liquide sont plus évidents. Le refroidissement par liquide offre une plus grande efficacité de refroidissement et un meilleur équilibre des températures. Cela est dû à la capacité thermique et à la conductivité thermique plus élevées du liquide de refroidissement par rapport à l'air. Les systèmes de refroidissement par liquide retiennent également plus de chaleur, ont moins de résistance à l'écoulement et transfèrent mieux la chaleur. La densité énergétique augmente. Il en va de même pour les vitesses de chargement. Le refroidissement liquide devient donc le premier choix des constructeurs de véhicules à énergie nouvelle.
Conclusion
Les systèmes de refroidissement par liquide sont essentiels à la gestion thermique des batteries, car ils garantissent la stabilité et les performances des batteries dans diverses conditions de fonctionnement grâce à un transfert de chaleur efficace et à une répartition uniforme de la température. Par rapport aux méthodes traditionnelles de refroidissement par air, les systèmes de refroidissement par liquide ont une plus grande efficacité de dissipation de la chaleur et une plus faible résistance à l'écoulement, et sont devenus le choix préféré des principaux constructeurs de véhicules à énergie nouvelle tels que Tesla, Ningde Times et General Motors. À l'avenir, à mesure que la densité énergétique des batteries et les vitesses de charge/décharge continueront d'augmenter, la technologie de refroidissement par liquide présentera un potentiel encore plus grand dans les véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie et les applications à haute densité de flux de chaleur. Si vous souhaitez en savoir plus ou si vous êtes à la recherche d'un spécialiste du refroidissement par liquide, veuillez contacter l'Agence européenne pour la sécurité et la santé au travail (ESA). solution de gestion thermiqueN'hésitez pas à nous contacter à l'adresse suivante contacter Trumonytechs et notre équipe d'experts vous fournira un soutien et des services complets.
FAQ
Un système de refroidissement liquide de la batterie utilise un liquide de refroidissement qui circule. Il gère la température de la batterie. Cela garantit un fonctionnement sûr et efficace.
Le refroidissement par liquide permet un meilleur transfert de chaleur. Il permet d'obtenir des températures homogènes et d'éviter les points chauds. Les performances s'en trouvent améliorées.
Les principaux composants sont les plaques de refroidissement, le liquide de refroidissement, un système de circulation, un système de contrôle et des ventilateurs de refroidissement. Ils fonctionnent tous ensemble pour une gestion efficace de la chaleur.
Les liquides de refroidissement les plus courants sont l'eau, les mélanges eau/glycol, l'huile minérale et les fluides fluorés. Chacun d'entre eux est choisi en fonction de besoins thermiques et environnementaux spécifiques.
Il améliore la gestion thermique. Cette prolonge l'autonomie de la batterie et améliore les performances. Elle est idéale pour les applications à forte puissance, comme la charge rapide et la conduite intensive.
