I det tidiga skedet av utvecklingen av nya energibilar fortsatte tillverkarna att använda bränslebilarnas konstruktionsprinciper vid tillverkningen av elbilar. Under den här tiden alstrade motor, batteri och laddningssystem lite värme. Därför räckte det med passiva metoder som luftflöde och kylflänsar för att kyla batteriet. Dessa passiva kylmetoder hade dock betydande begränsningar. Luftflödeskylning förlitar sig på naturlig konvektion eller enkla fläktar, som bara kan avleda en begränsad mängd värme. Kylflänsar sprider värmen över ett stort område. Men de förlitar sig på att luften runt dem absorberar och avger värmen.
Tekniken för elfordon utvecklades. Detta tack vare kraftfullare motorer, superladdning och snabbladdning. Men dessa framsteg ledde till att batterierna utsattes för mycket mer värmestress. Denna ökning visade att passiva kylmetoder var otillräckliga. Industrin behövde en mer effektiv lösning för att hantera de nya kraven på termisk hantering.
Motorer, superladdning, snabbladdning och annan relaterad teknik utvecklas snabbt. De tar med sig stora utmaningar för batteriets värmehantering. Passiva metoder, som luftkylning, kan inte uppfylla de nya kraven på batteriets värmeavledning. Detta behov ledde till att man började använda vätskekylning. Det är ett bättre sätt att bli av med värmen.
Vätskekylningsteknik ger flera fördelar jämfört med passiva kylmetoder. Den har bättre värmeavledning. Det ger jämna temperaturer med vätskekylning. Systemet bidrar till att bibehålla batteriets prestanda och livslängd genom att effektivt hantera den värme som genereras under drift och laddning. Trumonytechs är en specialist på termisk hantering. Vi har stor erfarenhet av design och tillverkning. Vi erbjuder ett brett utbud av produkter och konstruktioner. Vi sysslar inte bara med kylning av batterier. Vi arbetar också med energilagring, höga värmeflöden och ny teknik för vätskekylning. Denna expertis säkerställer att moderna elfordons termiska behov tillgodoses på ett bra sätt. Den löser problemen med tidigare passiv kylning.
Innehållsförteckning
Översikt över vätskekylningssystem för batterier
Elmotorer, superladdning, snabbladdning och relaterad teknik utvecklas snabbt. Detta skapar stora utmaningar för batteriets värmehantering. Luftkylning är en passiv metod. Den kan inte tillgodose de nya kraven på batterikylning. Därför ersätts den av vätskekylning, en mer effektiv aktiv metod.
Tekniken för vätskekylning ger bättre värmeavledning. Den ger också en jämn temperatur genom ett vätskekylningssystem. Detta säkerställer batteriets prestanda och livslängd. Specifika tekniska fördelar inkluderar hög kyleffektivitet, jämn temperaturfördelning, flexibel design och låg ljudnivå. Vätskekylda system ger jämna temperaturer i hela batteripaketet. De undviker lokal överhettning. Detta förlänger batteriets livslängd och stabiliserar prestandan. Vätskekylda system är tystare än fläktar i luftkylda system. De bidrar till ökad komfort i elfordon.
Vätskekylsystem har visat betydande resultat och fördelar i verkliga tillämpningar. Tesla Model S använder ett avancerat vätskekylningssystem för att hantera batterivärme. I vätskekylningscykeln kan Model S kontrollera batteritemperaturen väl. Det gör den under högpresterande körning och snabbladdning. Detta gör att fordonet är säkert och presterar bra. Detta gör att Model S kan prestera bra under långa perioder av höghastighetskörning och extrema väderförhållanden. Som världens ledande batteritillverkare tillhandahåller NDT vätskekylda batteripaket för flera EV-varumärken. NDT använder vätskekylning för att hålla batteripaketen vid en låg temperatur. Detta fungerar även i högeffekts- och snabbladdningslägen. Det förbättrar batteriernas livslängd och laddningseffektivitet.
Vill du veta mer om hur du kan optimera värmehanteringen i ditt elfordon eller energilagringssystem? Fyll i formuläret nedan så kommer vårt team av experter att kontakta dig för en kostnadsfri konsultation.
Tillämpning av vätskekylningssystem i industrin
Systemet används huvudsakligen inom fyra områden: kraftbatterier, energilagring, hög värmetäthet och nya komponenter för vätskekylning.
När det gäller elfordon är den termiska konstruktionen mer komplex än för bränslefordon. Detta beror på att elfordon har fler motorer, batterier och styrsystem. Detta gör att värmen från kraftbatterierna är kärnan i den termiska konstruktionen. Kraftbatteriets termiska prestanda kommer direkt att påverka effektiviteten och prestandan hos nya energibilar. Vanliga litiumbatterier används som fordonets strömkälla och är serie- och parallellkopplade för att bilda en batterimodul. Litiumbatterier är mycket känsliga för temperaturförändringar under sin elektrokemiska reaktion. De måste vanligtvis förvaras mellan 15 °C och 35 °C. En för hög eller för låg temperatur påverkar batteriernas säkerhet och prestanda.
Vätskekylning har unika fördelar. Den uppfyller kraftbatteriets temperaturkrav. Den har två kretsar för kylning och uppvärmning. System med vätskekylning har större värmekapacitet än luftkylning. De har också lågt flödesmotstånd och hög värmeöverföringseffektivitet. Energitätheten ökar. Laddning och urladdning går allt snabbare. Vätskekylning blir därför förstahandsvalet för de flesta tillverkare av nya energibilar.
Inom området energilagring, system för vätskekylning är lika viktiga. Stora energilagringssystem behöver ofta hantera stora mängder värme, särskilt under hög effekt och laddnings-/urladdningscykler. System med vätskekylning kan kontrollera batteritemperaturen på ett bra sätt. De förhindrar överhettning och ser till att systemet fungerar stabilt under lång tid. De förbättrar också energilagringssystemets livslängd och säkerhet.
Applikationer med hög värmeflödesdensitet, t.ex. datacenter och högpresterande datorsystem ser en snabb tillväxt i användningen av vätskekylning. Traditionella luftkylningsmetoder kan inte längre tillgodose de ökande behoven av värmeavledning hos dessa enheter. Vätskekylda system kan hantera stora mängder värme på liten yta. De gör detta genom effektiv värmeöverföring och värmeavledning. Detta förbättrar avsevärt utrustningens effektivitet och tillförlitlighet.
De nya komponenterna överför värme med hjälp av vätskekylning. De har breddat teknikens användningsområden. Dessa delar använder avancerade material och konstruktioner för att förbättra värmeväxlingen. De kan användas i många branscher och verksamheter. Till exempel börjar även elflygplan och snabba elmotorcyklar använda vätskekylningsteknik. Det ökar deras termiska prestanda.
Vätskekylda system erbjuder många tekniska fördelar. De slår andra värmeavledningsmetoder, som luftkylning. För det första har vätskekylda system bättre värmeöverföring. De kan snabbt avlägsna stora mängder värme. För det andra kan vätskekylsystem uppnå en jämnare temperaturfördelning, vilket gör att man undviker lokal överhettning och förbättrar systemets tillförlitlighet. System med vätskekylning är också mer flexibla. De kan anpassas för att uppfylla specifika behov. Fläktar och luftvägar begränsar däremot kylningen i luftkylda system.
Komponenter i batteriets vätskekylningssystem
Batteriets vätskekylningssystem består av följande komponenter:
Platta för vätskekylning: Vätskekylplattan är kärnkomponenten i värmehanteringen. Den är vanligtvis tillverkad av material med utmärkt värmeledningsförmåga, t.ex. aluminium och koppar. Värmeavledningsdelarna sitter på kylplattans yta. Kylvätskan som passerar genom plattans inre kanaler absorberar värmen där. Denna design maximerar värmeöverföringen. Det säkerställer jämna temperaturer. Detta är avgörande för att bibehålla batteriets stabilitet och prestanda under många olika förhållanden.
Cirkulationssystem för vätskekylning: I detta system ingår kylkanaler och elektriska pumpar. Det omfattar också kylvätskans väg och andra relaterade delar. Kylkanalerna är utformade för att effektivt överföra och avleda värme. De elektriska pumparna driver kylvätskan. De säkerställer en kontinuerlig och effektiv värmeavledning från batteriet.
Kylvätska: Kylvätskan, som också kallas värmeöverföringsvätska, används för att leda värmen från de komponenter som behöver kylas till andra delar av systemet. De bästa kylvätskorna har hög värmekapacitet. De har också låg viskositet och är giftfria, kemiskt inerta och elektriskt isolerande. Vanliga kylvätskor är vatten, vatten/glykolblandningar, mineralolja och fluorerade vätskor. Varje vätska lämpar sig för olika tillämpningar beroende på dess specifika egenskaper.
Kontrollsystem: Styrsystemet består vanligtvis av temperatursensorer, styrenheter och ställdon. Det övervakar och reglerar batteriets temperatur så att den hålls inom ett säkert intervall. Temperatursensorerna ger data i realtid som styrenheten använder för att justera kylvätskans flöde och temperatur. Ställdonen utför sedan de nödvändiga åtgärderna baserat på styrenhetens instruktioner.
Fläkt för kylning: Kylfläkten hjälper till att avlägsna den kvarvarande restvärmen genom att föra ut den i den yttre miljön. Kylvätskan transporterar bort det mesta av värmen. Men fläkten ger extra kylning när det behövs. Detta är avgörande under hög belastning eller extrema förhållanden. Den ser till att systemet fungerar tillförlitligt.
Val av kylvätska
Med kylvätska avses i allmänhet den vätska som omger eller strömmar genom ett system som används för värmeöverföring. Den bästa kylvätskan har en hög värmekapacitet. Den har också låg viskositet, är prisvärd, giftfri, kemiskt inert, icke-korrosiv och elektriskt isolerande. Nedan följer en jämförelse av olika kylvätskor, med en beskrivning av deras egenskaper och användningsområden.
| Typ av kylvätska | Termisk konduktivitet | Viskositet | Kostnad | Toxicitet | Isolering | Viktiga egenskaper |
| Vatten | Hög | Låg | Mycket låg | Icke-toxisk | Icke-isolerande | Utmärkt värmeledningsförmåga och värmekapacitet; inte isolerande |
| Vatten/Glykol-blandning | Måttlig | Måttlig | Låg | Icke-toxisk | Icke-isolerande | Hög kokpunkt, frostskyddande egenskaper; förbättrar kylvätskans prestanda |
| Mineralolja | Måttlig | Låg | Måttlig | Låg toxicitet | Isolerande | God värmeledningsförmåga, smörjförmåga, stabilitet; risk för förbränning |
| Fluorerade vätskor | Måttlig | Låg | Hög | Låg toxicitet | Högisolerande | Låg toxicitet, hög elektrisk isolering, utmärkt termisk stabilitet och kemisk inertitet |
Vatten: Vatten har hög värmeledningsförmåga och kapacitet. Det används ofta i system som inte behöver direkt elektrisk isolering. Till exempel i HVAC-system och vissa industrier kyler vatten bra men hålls vanligtvis borta från elektriska delar.
Vatten/Glykol-blandning: Denna kylvätska används ofta i fordonsapplikationer, inklusive elfordon. Blandningen har en hög kokpunkt. Den har också antifrysegenskaper. Detta gör den idealisk för platser med extrema temperaturer. Till exempel använder många tillverkare av elfordon vatten/glykolblandningar. De använder dem för att hantera batteritemperaturen väl under snabbladdning och högpresterande körning.
Mineralolja: Mineralolja är känd för sina isolerande egenskaper. Den används ofta i elektriska transformatorer för att kyla och isolera. Den har god värmeledningsförmåga och stabilitet, men utgör en förbränningsrisk vid höga temperaturer. Vissa datacenter använder också mineralolja i kylsystem för att hantera den värme som genereras av servrar.
Fluorerade vätskor: De användes först för rengöring av kretskort. Men de har spridit sig till avancerade kylsystem. Detta beror på att de inte är särskilt giftiga och isolerar bra. Och de är mycket stabila vid höga temperaturer. De är nu vanliga i stora nedsänkta kylsystem. Dessa används i datacenter för serverkylning. De ger ett effektivt och säkert sätt att hantera värme.
Principen för vätskekylningssystem
Ett vätskekylsystem för fordon med ny energi har en grundläggande princip. Den är att se till att varje komponent fungerar bra och tillförlitligt. Det görs genom att cirkulera kylvätska för att suga upp värme från de värmeavgivande komponenterna. Systemet håller komponenterna inom rätt temperaturintervall.
Systemet består av delar som expansionskärl, kondensorer, kylfläktar, vattenpumpar, trevägsmagnetventiler och batterikylrör. Här följer en steg-för-steg-förklaring av arbetsprincipen:
Absorption av värme: Kylvätskan flödar genom de flytande kylplattorna, som är fästa vid battericellerna. När batteriet arbetar genererar det värme. Kylvätskan absorberar denna värme från battericellerna.
Värmeöverföring: Den uppvärmda kylvätskan rinner sedan in i kondensorn. I kondensorn avger kylvätskan den absorberade värmen till den omgivande luften, med hjälp av kylfläktarna. Denna process kyler ned kylvätskan.
Trycksättning: Efter att ha kylts ned i kondensorn leds kylvätskan till den elektroniska vattenpumpen. Pumpen sätter tryck på kylvätskan för att säkerställa att den cirkulerar effektivt genom systemet.
Värmeväxling: Kylvätskan är trycksatt. Den flödar genom de elektriska styr- och drivsystemen. Den absorberar extra värme från dessa delar. Detta håller temperaturen i dessa system inom optimala intervall.
Temperaturreglering: Kylvätskeflödet regleras av en trevägs magnetventil. Beroende på kylbehovet leder ventilen kylvätskan tillbaka till batteripaketet eller till ett extra kylsystem.
Cirkulation av kylvätska: Den kylda kylvätskan recirkuleras sedan tillbaka till vätskekylplattorna för att absorbera mer värme från battericellerna, och cykeln upprepas.
Jämfört med luftkylda system är de tekniska fördelarna med vätskekylda system mer uppenbara. Vätskekylning ger högre kyleffektivitet och bättre temperaturbalans. Detta beror på att kylvätskan har högre värmekapacitet och värmeledningsförmåga jämfört med luft. Vätskekylsystem håller också kvar mer värme, har mindre flödesmotstånd och överför värme bättre. Energitätheten ökar. Det gör även laddningshastigheterna. Vätskekylning håller därför på att bli förstahandsvalet för tillverkare av fordon som drivs med ny energi.
Slutsats
Vätskekylsystem är avgörande för batteriets värmehantering och säkerställer batteriets stabilitet och prestanda under olika driftsförhållanden genom effektiv värmeöverföring och jämn temperaturfördelning. Jämfört med traditionella luftkylningsmetoder har vätskekylsystem högre värmeavledningseffektivitet och lägre flödesmotstånd, och har blivit det föredragna valet för vanliga tillverkare av nya energibilar som Tesla, Ningde Times och General Motors. I framtiden, när batteriets energitäthet och laddnings-/urladdningshastigheter fortsätter att öka, kommer vätskekylningstekniken att visa ännu större potential i elfordon, energilagringssystem och applikationer med hög värmeflödesdensitet. Om du vill veta mer eller letar efter en professionell leverantör av lösning för termisk hanteringär du välkommen att kontakta Trumonytechs och vårt team av experter kommer att ge dig omfattande stöd och tjänster.
VANLIGA FRÅGOR
Ett vätskekylsystem för batterier använder kylvätska som cirkulerar. Det reglerar batteriets temperatur. Detta garanterar säker och effektiv drift.
Vätskekylning har bättre värmeöverföring. Det ger jämna temperaturer och stoppar hotspots. Detta förbättrar prestandan.
De viktigaste komponenterna är kylplattor, kylvätska, ett cirkulationssystem, ett styrsystem och kylfläktar. De arbetar alla tillsammans för en effektiv värmehantering.
Vanliga kylvätskor är vatten, vatten/glykolblandningar, mineralolja och fluorerade vätskor. Var och en väljs för specifika termiska och miljömässiga behov.
Det förbättrar värmehanteringen. Detta förlänger batteritiden och ökar prestandan. Den är idealisk för högeffektsapplikationer, som snabbladdning och intensiv körning.
