Nella fase iniziale dello sviluppo dei veicoli a nuova energia, i produttori hanno continuato a progettare i principi dei veicoli a combustibile per la produzione di veicoli elettrici. In quel periodo, il motore, la batteria e i sistemi di ricarica producevano poco calore. Pertanto, per il raffreddamento della batteria erano sufficienti metodi passivi come il flusso d'aria e i dissipatori di calore. Tuttavia, questi metodi di raffreddamento passivo avevano limitazioni significative. Il raffreddamento a flusso d'aria si basa sulla convezione naturale o su semplici ventole, che possono dissipare solo una quantità limitata di calore. I dissipatori di calore diffondono il calore su un'ampia superficie. Ma si affidano all'aria circostante per assorbire e rimuovere il calore.
La tecnologia dei veicoli elettrici è progredita. Questo grazie a motori più potenti, alla sovralimentazione e alla ricarica rapida. Tuttavia, questi progressi hanno comportato un maggiore stress termico per le batterie. Questo aumento ha evidenziato l'insufficienza dei metodi di raffreddamento passivo. L'industria aveva bisogno di una soluzione più efficace per gestire le nuove esigenze di gestione termica.
I motori, la sovralimentazione, la ricarica rapida e altre tecnologie correlate si stanno innovando rapidamente. Portano grandi sfide per la gestione termica delle batterie. I metodi passivi, come il raffreddamento ad aria, non sono in grado di soddisfare le nuove esigenze di dissipazione del calore delle batterie. Questa esigenza ha portato all'adozione del raffreddamento a liquido. È un modo migliore per eliminare il calore.
La tecnologia di raffreddamento a liquido offre diversi vantaggi rispetto ai metodi di raffreddamento passivo. Ha una migliore dissipazione del calore. Garantisce temperature uniformi con il raffreddamento a liquido. Questo sistema contribuisce a mantenere le prestazioni e la longevità della batteria gestendo efficacemente il calore generato durante il funzionamento e la carica. Trumonytechs è un specialista in gestione termica. Abbiamo una grande esperienza di progettazione e produzione. Offriamo un'ampia gamma di prodotti e design. Non ci occupiamo solo di raffreddamento delle batterie. Ci occupiamo anche di accumulo di energia, flusso di calore elevato e nuove tecnologie di raffreddamento a liquido. Questa esperienza garantisce che le esigenze termiche dei moderni veicoli elettrici siano soddisfatte. Risolve i limiti del precedente raffreddamento passivo.
Indice dei contenuti
Panoramica del sistema di raffreddamento a liquido della batteria
I motori elettrici, la sovralimentazione, la ricarica rapida e le tecnologie correlate si stanno innovando rapidamente. Questo crea grandi sfide per la gestione termica delle batterie. Il raffreddamento ad aria è un metodo passivo. Non è in grado di soddisfare la nuova domanda di raffreddamento delle batterie. Pertanto, il raffreddamento a liquido, un metodo attivo più efficace, lo sostituisce.
La tecnologia di raffreddamento a liquido consente una migliore dissipazione del calore. Inoltre, garantisce una temperatura uniforme grazie al sistema di raffreddamento a liquido. Ciò garantisce le prestazioni e la durata della batteria. I vantaggi tecnici specifici includono un'elevata efficienza di raffreddamento, una distribuzione uniforme della temperatura, un design flessibile e una bassa rumorosità. I sistemi di raffreddamento a liquido garantiscono temperature uniformi in tutto il pacco batteria. Evitano il surriscaldamento locale. Questo allunga la vita della batteria e ne stabilizza le prestazioni. I sistemi di raffreddamento a liquido sono più silenziosi delle ventole dei sistemi raffreddati ad aria. Aumentano il comfort dei veicoli elettrici.
I sistemi di raffreddamento a liquido hanno dimostrato risultati e vantaggi significativi nelle applicazioni reali. La Tesla Model S utilizza un sistema avanzato di raffreddamento a liquido per gestire il calore della batteria. Nel ciclo di raffreddamento a liquido, la Model S è in grado di controllare bene la temperatura della batteria. Lo fa durante la guida ad alte prestazioni e la ricarica rapida. In questo modo il veicolo si mantiene sicuro e performante. Ciò consente alla Model S di funzionare bene durante lunghi periodi di guida ad alta velocità e in condizioni climatiche estreme. In qualità di leader mondiale nella produzione di batterie, NDT fornisce pacchi batteria raffreddati a liquido per diversi marchi di veicoli elettrici. NDT utilizza il raffreddamento a liquido per mantenere i suoi pacchi batteria a bassa temperatura. Questo funziona anche in modalità di ricarica rapida e ad alta potenza. Questo migliora la durata delle batterie e la loro efficienza di carica.
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Applicazione del sistema di raffreddamento a liquido nell'industria
Il sistema è utilizzato principalmente in quattro campi: batterie di potenza, accumulo di energia, alta densità di calore e nuovi componenti di raffreddamento a liquido.
Nel campo dei veicoli elettrici, la progettazione termica è più complessa rispetto a quella dei veicoli a combustibile. Questo perché i veicoli elettrici hanno più motori, batterie e sistemi di controllo. Per questo motivo, il calore delle batterie di alimentazione è il fulcro della progettazione termica. Le prestazioni termiche della batteria di alimentazione influiscono direttamente sull'efficienza e sulle prestazioni dei veicoli a nuova energia. Le batterie al litio comunemente usate sono utilizzate come fonte di alimentazione del veicolo e sono collegate in serie e in parallelo per formare una batteria di potenza. modulo batteria. Le batterie al litio sono molto sensibili alle variazioni di temperatura durante la reazione elettrochimica. Di solito devono essere mantenute tra i 15℃ e i 35℃. Una temperatura troppo alta o troppo bassa ne compromette la sicurezza e le prestazioni.
Il raffreddamento a liquido presenta vantaggi unici. Soddisfa i requisiti di temperatura della batteria di alimentazione. Dispone di due circuiti per il raffreddamento e il riscaldamento. I sistemi di raffreddamento a liquido hanno una maggiore capacità termica rispetto al raffreddamento ad aria. Inoltre, presentano una bassa resistenza al flusso e un'elevata efficienza di trasferimento del calore. La densità energetica è in aumento. La carica e la scarica sono sempre più veloci. Pertanto, il raffreddamento a liquido sta diventando la scelta principale per la maggior parte dei produttori di veicoli a nuova energia.
Nel campo dell'accumulo di energia, I sistemi di raffreddamento a liquido sono altrettanto importanti. I sistemi di accumulo di energia di grandi dimensioni devono spesso gestire grandi quantità di calore, soprattutto durante la produzione di energia e i cicli di carica/scarica. I sistemi di raffreddamento a liquido possono controllare bene la temperatura della batteria. Prevengono il surriscaldamento e assicurano il funzionamento stabile del sistema per lungo tempo. Inoltre, migliorano la durata e la sicurezza del sistema di accumulo dell'energia.
Applicazioni ad alta densità di flusso di calore, come centri dati e di calcolo ad alte prestazioni, stanno assistendo a una rapida crescita dell'uso del raffreddamento a liquido. I tradizionali metodi di raffreddamento ad aria non sono più in grado di soddisfare le crescenti esigenze di dissipazione del calore di questi dispositivi. I sistemi di raffreddamento a liquido sono in grado di gestire una grande quantità di calore in uno spazio ridotto. Questo grazie a un efficiente trasferimento e dissipazione del calore. Ciò migliora notevolmente l'efficienza e l'affidabilità delle apparecchiature.
I nuovi componenti trasferiscono il calore utilizzando il raffreddamento a liquido. Hanno ampliato le possibilità di utilizzo della tecnologia. Questi componenti utilizzano materiali e design avanzati per migliorare lo scambio di calore. Possono essere utilizzati in molti settori e aziende. Ad esempio, anche gli aeroplani elettrici e le motociclette elettriche veloci stanno iniziando a utilizzare la tecnologia di raffreddamento a liquido. Questa tecnologia aumenta le loro prestazioni termiche.
I sistemi raffreddati a liquido offrono molti vantaggi tecnici. Essi battere altri metodi di dissipazione del calorecome il raffreddamento ad aria. In primo luogo, i sistemi di raffreddamento a liquido hanno un migliore trasferimento di calore. Possono rimuovere rapidamente grandi quantità di calore. In secondo luogo, i sistemi di raffreddamento a liquido possono ottenere una distribuzione più uniforme della temperatura, evitando surriscaldamenti localizzati e migliorando l'affidabilità complessiva del sistema. Inoltre, i sistemi di raffreddamento a liquido sono più flessibili. Possono essere personalizzati per soddisfare esigenze specifiche. Al contrario, le ventole e i percorsi d'aria limitano il raffreddamento dei sistemi ad aria.
Componenti del sistema di raffreddamento a liquido della batteria
Il sistema di raffreddamento a liquido della batteria è composto dai seguenti componenti:
Piastra di raffreddamento a liquido: La piastra di raffreddamento a liquido è il componente principale della gestione termica. Di solito è realizzata in materiali con un'eccellente conduttività termica, come l'alluminio e il rame. Le parti di dissipazione del calore si trovano sulla superficie della piastra di raffreddamento. Il refrigerante che passa attraverso i canali interni della piastra assorbe il calore. Questo design massimizza il trasferimento di calore. Assicura temperature uniformi. Questo è fondamentale per mantenere la stabilità e le prestazioni della batteria in molte condizioni.
Sistema di circolazione del raffreddamento a liquido: Questo sistema comprende canali di raffreddamento e pompe elettriche. Include anche il percorso del liquido di raffreddamento e altre parti correlate. I canali di raffreddamento sono progettati per trasferire e dissipare efficacemente il calore. Le pompe elettriche spingono il refrigerante. Assicurano una rimozione continua ed efficace del calore dalla batteria.
Fluido di raffreddamento: Conosciuto anche come fluido di trasferimento del calore, il fluido di raffreddamento serve a condurre il calore dai componenti che devono essere raffreddati ad altre parti del sistema. I migliori fluidi di raffreddamento hanno un'elevata capacità termica. Hanno inoltre una bassa viscosità e sono atossici, chimicamente inerti ed elettricamente isolanti. I fluidi di raffreddamento più comuni sono acqua, miscele di acqua e glicole, olio minerale e fluidi fluorurati. Ciascuno di essi è adatto a diverse applicazioni, a seconda delle sue proprietà specifiche.
Sistema di controllo: Il sistema di controllo è generalmente composto da sensori di temperatura, unità di controllo e attuatori. Monitora e regola la temperatura della batteria per garantire che rimanga entro un intervallo di sicurezza. I sensori di temperatura forniscono dati in tempo reale che l'unità di controllo utilizza per regolare il flusso e la temperatura del refrigerante. Gli attuatori eseguono le operazioni necessarie in base alle istruzioni dell'unità di controllo.
Ventola di raffreddamento: La ventola di raffreddamento aiuta a rimuovere il calore residuo espellendolo verso l'ambiente esterno. Il liquido di raffreddamento trasporta la maggior parte del calore. Tuttavia, la ventola fornisce un ulteriore raffreddamento quando necessario. Questo è fondamentale in caso di carichi elevati o condizioni estreme. Assicura che il sistema funzioni in modo affidabile.
Selezione del fluido di raffreddamento
Per refrigerante si intende generalmente il fluido che circonda o scorre in un sistema utilizzato per il trasferimento di calore. Il miglior refrigerante ha un'elevata capacità termica. Inoltre, ha una bassa viscosità, è economico, non tossico, chimicamente inerte, non corrosivo ed elettricamente isolante. Di seguito è riportato un confronto tra i vari refrigeranti, che ne illustra le proprietà e i casi d'uso.
| Tipo di refrigerante | Conduttività termica | Viscosità | Costo | Tossicità | Isolamento | Caratteristiche principali |
| Acqua | Alto | Basso | Molto basso | Non tossico | Non isolante | Eccellente conduttività termica e capacità termica; non isolante |
| Miscela acqua/glicole | Moderato | Moderato | Basso | Non tossico | Non isolante | Elevato punto di ebollizione, proprietà antigelo; migliora le prestazioni del refrigerante |
| Olio minerale | Moderato | Basso | Moderato | Bassa tossicità | Isolamento | Buona conducibilità termica, prestazione lubrificante, stabilità; rischio di combustione |
| Fluidi fluorurati | Moderato | Basso | Alto | Bassa tossicità | Alto isolamento | Bassa tossicità, elevato isolamento elettrico, eccellente stabilità termica e inerzia chimica |
Acqua: L'acqua ha un'elevata conducibilità e capacità termica. Viene spesso utilizzata in sistemi che non necessitano di un isolamento elettrico diretto. Ad esempio, nei sistemi HVAC e in alcune industrie, l'acqua raffredda bene, ma di solito viene tenuta lontana dalle parti elettriche.
Miscela acqua/glicole: Questo refrigerante è ampiamente utilizzato nelle applicazioni automobilistiche, compresi i veicoli elettrici. La miscela ha un elevato punto di ebollizione. Ha anche proprietà antigelo. Questo lo rende ideale per i luoghi con temperature estreme. Ad esempio, molti produttori di veicoli elettrici utilizzano miscele di acqua/glicole. Le usano per gestire bene le temperature della batteria durante la ricarica rapida e la guida ad alte prestazioni.
Olio minerale: L'olio minerale è noto per le sue proprietà isolanti. Viene spesso utilizzato nei trasformatori elettrici per raffreddare e isolare. Offre una buona conducibilità termica e stabilità, anche se presenta un rischio di combustione alle alte temperature. Alcuni data center utilizzano l'olio minerale anche nei sistemi di raffreddamento a immersione per gestire il calore generato dai server.
Fluidi fluorurati: Sono stati utilizzati inizialmente per la pulizia dei circuiti stampati. Ma si sono diffusi anche per il raffreddamento di alta gamma. Questo perché non sono molto tossici e isolano bene. Inoltre, sono molto stabili alle alte temperature. Sono ormai comuni nei grandi sistemi di raffreddamento sommersi. Sono utilizzati nei data center per il raffreddamento dei server. Rappresentano un modo efficiente e sicuro di gestire il calore.
Principio del sistema di raffreddamento a liquido
Un sistema di raffreddamento a liquido per veicoli a nuova energia ha un principio di base. È quello di far funzionare bene e in modo affidabile ogni componente. Lo fa facendo circolare il liquido di raffreddamento per assorbire il calore dai componenti di dissipazione del calore. Il sistema mantiene i componenti alla giusta temperatura.
Il sistema è composto da elementi quali bollitori di espansione, condensatori, ventole di raffreddamento, pompe dell'acqua, elettrovalvole a tre vie e tubi di raffreddamento della batteria. Ecco una descrizione passo per passo del principio di funzionamento:
Assorbimento del calore: Il refrigerante scorre attraverso le piastre di raffreddamento a liquido, che sono collegate alle celle della batteria. Durante il funzionamento, la batteria genera calore. Il refrigerante assorbe il calore dalle celle della batteria.
Trasferimento di calore: Il refrigerante riscaldato fluisce quindi nel condensatore. Nel condensatore, il refrigerante rilascia il calore assorbito all'aria circostante, con l'aiuto delle ventole di raffreddamento. Questo processo raffredda il refrigerante.
Pressurizzazione: Dopo essersi raffreddato nel condensatore, il liquido refrigerante entra nella pompa dell'acqua elettronica. La pompa pressurizza il liquido di raffreddamento per garantire una circolazione efficiente nel sistema.
Scambio di calore: Il liquido di raffreddamento viene pressurizzato. Passa attraverso i sistemi elettrici di controllo e di azionamento. Assorbe il calore supplementare da queste parti. In questo modo, la temperatura di questi sistemi viene mantenuta entro i limiti ottimali.
Regolazione della temperatura: Il flusso del refrigerante è regolato da una valvola a tre vie. A seconda delle esigenze di raffreddamento, la valvola dirige il refrigerante verso la batteria o verso un sistema di raffreddamento ausiliario.
Circolazione del refrigerante: Il refrigerante raffreddato viene quindi reimmesso nelle piastre di raffreddamento a liquido per assorbire altro calore dalle celle della batteria e il ciclo si ripete.
Rispetto ai sistemi raffreddati ad aria, i vantaggi tecnici dei sistemi raffreddati a liquido sono più evidenti. Il raffreddamento a liquido offre una maggiore efficienza di raffreddamento e un migliore bilanciamento della temperatura. Ciò è dovuto alla maggiore capacità termica e conducibilità termica del refrigerante rispetto all'aria. I sistemi di raffreddamento a liquido trattengono inoltre più calore, hanno una minore resistenza al flusso e trasferiscono meglio il calore. La densità di energia è in aumento. Anche la velocità di carica è in aumento. Il raffreddamento a liquido sta diventando la scelta migliore per i produttori di veicoli a nuova energia.
Conclusione
I sistemi di raffreddamento a liquido sono fondamentali nella gestione termica delle batterie, in quanto garantiscono la stabilità e le prestazioni della batteria in varie condizioni operative grazie a un trasferimento di calore efficiente e a una distribuzione uniforme della temperatura. Rispetto ai tradizionali metodi di raffreddamento ad aria, i sistemi di raffreddamento a liquido hanno una maggiore efficienza di dissipazione del calore e una minore resistenza al flusso, e sono diventati la scelta preferita dai principali produttori di veicoli a nuova energia, come Tesla, Ningde Times e General Motors. In futuro, con l'aumento della densità energetica delle batterie e delle velocità di carica/scarica, la tecnologia di raffreddamento a liquido mostrerà un potenziale ancora maggiore nei veicoli elettrici, nei sistemi di stoccaggio dell'energia e nelle applicazioni ad alta densità di flusso di calore. Se desiderate saperne di più o siete alla ricerca di un professionista soluzione di gestione termica, sentitevi liberi di contattate Trumonytechs e il nostro team di esperti vi fornirà assistenza e servizi completi.
FAQ
Un sistema di raffreddamento a liquido della batteria utilizza un liquido di raffreddamento che circola. Gestisce la temperatura della batteria. Questo garantisce un funzionamento sicuro ed efficiente.
Il raffreddamento a liquido consente un migliore trasferimento del calore. Garantisce temperature uniformi e impedisce la formazione di punti caldi. Questo migliora le prestazioni.
I componenti chiave comprendono piastre di raffreddamento, liquido refrigerante, un sistema di circolazione, un sistema di controllo e ventole di raffreddamento. Tutti lavorano insieme per una gestione efficiente del calore.
I refrigeranti più comuni sono acqua, miscele di acqua e glicole, olio minerale e fluidi fluorurati. Ognuno di essi viene scelto in base a specifiche esigenze termiche e ambientali.
Migliora la gestione termica. Questo prolunga la durata della batteria e aumenta le prestazioni. È ideale per applicazioni ad alta potenza, come la ricarica rapida e la guida intensa.
