Kylningsprestandan hos ett kraftbatteri spelar en avgörande roll för batteriets effektivitet, livslängd och säkerhet. Denna kritiska inverkan härrör från den värme som genereras under laddnings- och urladdningsprocesserna. När temperaturen stiger förändras många av batteriets nyckelegenskaper. Dessa inkluderar internt motstånd, spänning, laddningstillstånd (SOC), kapacitet och effektivitet. För att hantera detta använder ingenjörerna både aktiva och passiva System för termisk hantering av batterier (BTMS). Dessa system är livsviktiga. De håller litiumjonbatterierna vid bästa möjliga temperatur. Dessa temperaturer är avgörande för elbilens prestanda.
Utvecklingen av batterier för nya energibilar går snabbt framåt. De går mot högre energitäthet och längre räckvidd. Detta har ökat efterfrågan på avancerad temperaturhantering. Moderna metoder, som t.ex. användning av avancerade vätskekylplattor, förfinas för att uppfylla dessa tekniska krav. Dessa förbättringar kommer att förbättra temperaturkontrollen. De tillför också mycket till varje fordons värde och funktion. I takt med att marknaden för fordon som drivs med ny energi växer, ökar också behovet av effektiva värmeregleringssystem. Denna utveckling kommer att leda till betydande skalfördelar i produktionen och stärka den potentiella tillväxten inom batterileverantörskedjan.
Denna heltäckande metod för att hantera batterivärme är ett tekniskt behov och en drivkraft för marknaden. Det visar hur viktigt det är med avancerad kylning i dagens snabbt föränderliga bilindustri.
Innehållsförteckning
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.
Metoder för kylning av batteripaket
Det finns tre huvudsakliga kylningsmetoder för batteripaket i elfordon: luftkylning, vätskekylning och direkt kylning med köldmedium.
Luftkylning
För närvarande är den vanliga kylningen fortfarande luftkylning, luftkylning som använder luft som värmeöverföringsmedium.
Det finns två vanliga typer av luftkylning: 1. Passiv luftkylning, som direkt använder utomhusluft för värmeöverföring. 2. Aktiv luftkylning, som kan förvärma eller kyla utomhusluften innan den kommer in i batterisystemet. Denna typ av kylning är lättare att uppnå och mindre kostsam, men kyleffekten är dålig. Vanliga miniatyrelektriska fordon som Hongguang MINI EV, liksom tidiga hetsäljande elektriska fordon, använder alla denna metod för batterikylning.
Litteraturhänvisningar:AKTIV KONTRA PASSIV VÄRMEHANTERING
Vätskekylning
Vätskekylning utmärker sig genom sin överlägsna kylförmåga. Jämfört med luftkylning har kylvätskesystem mycket högre specifik värmekapacitet och värmeöverföring. De överträffar ofta luftkylda system tiotals gånger. Denna bättre termiska prestanda leder till mycket lägre driftstemperaturer. Det minskar temperaturskillnaderna inom batteripaketen. Som ett resultat bidrar vätskekylningslösningar till märkbara förbättringar av batteriets effektivitet, stabilitet och övergripande hållbarhet.
Det är dock viktigt att inse att vätskekylning medför sina egna utmaningar. Säkerställa att batteripaketet är hermetiskt tillslutet är avgörande när man lägger till vätskekylning. Läckage kan skada systemets integritet och prestanda. Dessutom är start- och driftskostnaderna för vätskekylning högre. De är högre än kostnaderna för enklare luftkylning. Trots detta gör fördelarna med vätskekylning för termisk hantering och batteriprestanda att investeringen ofta är värd det. Detta gäller särskilt för applikationer med strikta kylningsbehov.
Direkt kylning med köldmedium
Direktkylning använder ett köldmedium som värmeöverföringsmedium, vilket absorberar en stor mängd värme under fasförändringsprocessen mellan gas och vätska, vilket ökar värmeöverföringseffektiviteten med mer än tre gånger jämfört med kylda vätskor och avlägsnar värmen från batterisystemet snabbare. Detta system är dock ett system med dubbla förångare, det finns ingen batteriuppvärmning, inget kondensatskydd, köldmedietemperaturen är inte lätt att kontrollera och köldmediesystemets livslängd är dålig.
Om du ska välja en kyllösning för din kraftcell rekommenderar Trumonytechs vätskekylning som den bästa lösningen. Även om luftkylning för närvarande är den vanligaste kylningsmetoden kommer utvecklingen av batterier att gå mot högre energidensitet, och säkerheten för batterier med hög energidensitet kräver särskild uppmärksamhet, eftersom de negativa effekterna av termisk rusning kommer att bli alltmer betydande.
Vätskekylda lösningar har unika fördelar när det gäller värmeöverföringsförmåga, värmeöverföringskonsistens, PACK-tätning och NVH.
Det andra skälet är att vätskekylning har använts i traditionella fordon under lång tid och har en väletablerad leveranskedja, och kostnaden för batterisystemet kan kontrolleras effektivt när konstruktionen och processen är stabil.
Jämförelse av teknik: Fördelar, nackdelar och scenarier med batterikylningstekniker
När man ska välja den batterikylningsteknik som är bäst lämpad för en viss applikation är det viktigt att förstå hur varje teknik fungerar i olika miljöer och under olika förhållanden. Nedan följer en jämförelse av de tre huvudsakliga kylteknikerna: luftkylning, vätskekylning och direkt kylning med köldmedium:
Kylningsteknik | Fördelar | Nackdelar | Lämpliga tillämpningar |
---|---|---|---|
Luftkylning | - Låg kostnad | - Lägre kyleffektivitet | - Kostnadskänsliga tillämpningar |
- Enkelt system, lätt att installera och underhålla | - Otillräcklig kylning vid hög temperatur eller hög belastning | (t.ex. små elektriska apparater, vissa elfordon) | |
Vätskekylning | - Effektiv värmeöverföring | - Högre initial- och underhållskostnader | - Applikationer som kräver omfattande värmehantering |
- Exakt temperaturkontroll | - Komplexitet och höga krav på hermeticitet | (t.ex. högpresterande elfordon, energilagringssystem) | |
Direkt kylning med köldmedium | - Högsta kyleffektivitet | - Högre teknisk komplexitet och kostnader | - Miljöer med hög temperatur och hög belastning |
- Lämplig för extrema temperaturförhållanden | - Miljöpåverkan och risk för läckage av köldmedium | (t.ex. serverkylning, högpresterande elfordon) |
Lösning för vätskekylning
De flesta vanliga nya energifordon använder för närvarande vätskekylningslösningar för termisk hantering. I det följande tar vi Tesla som exempel och ger en kort inblick i hur Tesla utför kylning av värmerör av dess batteripaket.
Tesla använder vätskekylning för termisk hantering av batterierna, varje Tesla är utrustad med ett särskilt temperaturhanteringssystem med vätskecykel och runt varje enskilt batteri. Kylvätskan som används är en blandning av 50% vatten och 50% glykol och har en grön färg.
Kylvätskan flödar genom rör och avleds slutligen i en värmeväxlare i fordonets framdel för att upprätthålla en balanserad batteritemperatur och därmed förhindra att lokalt höga temperaturer påverkar batteriets prestanda. Teslas system för termisk hantering av batterier kan reglera batteripaketets temperatur till ±2°C, vilket effektivt reglerar temperaturen på batteriplattorna.
Modulernas vattenkylningssystem är till exempel parallellt uppbyggda för att säkerställa att kylvätskan som strömmar in i varje modul har samma temperatur.
Hur man minskar komplexiteten och produktionskostnaderna
Vätskekylningslösningar blir allt populärare inom högpresterande databehandling, spel och andra branscher där det finns ett behov av effektiv värmeavledning. Utvecklingen av vätskekylningslösningar innebär att man utformar och konstruerar ett system som effektivt kan överföra värme från källan till kylmediet och avleda den utanför systemet. Det finns dock vissa utmaningar och svårigheter i samband med utvecklingen av vätskekylningslösningar, vilka diskuteras nedan:
Systemets komplexitet: Vätskekylningssystem är mer komplexa än traditionella luftkylningssystem och kräver ytterligare komponenter som pumpar, radiatorer, slangar och kylvätska. Dessa extra komponenter gör systemet mer komplext, vilket gör det svårare att konstruera och tillverka.
Risk för läckage: Vätskekylsystem är känsliga för läckage, vilket kan orsaka skador på komponenterna och skapa säkerhetsrisker. Tillverkarna måste se till att deras konstruktioner är läckagesäkra och utveckla protokoll för att upptäcka och åtgärda läckor om de uppstår.
Krav på underhåll: Vätskekylsystem kräver regelbundet underhåll för att säkerställa att de fungerar korrekt. Detta inkluderar byte av kylvätska, rengöring av kylare och kontroll av läckage. Underhåll kan vara tidskrävande och dyrt, och kan kräva specialverktyg och kunskap.
Kompatibilitetsproblem: Alla komponenter är inte kompatibla med vätskekylningssystem. Till exempel kanske vissa moderkort inte har de nödvändiga kopplingarna eller monteringspunkterna för vätskekylblock, eller så kan det krävas ytterligare adaptrar eller fästen. Tillverkarna måste se till att deras konstruktioner är kompatibla med ett brett spektrum av komponenter för att säkerställa att deras system används i stor utsträckning.
Kostnad: Vätskekylningssystem kan vara dyra att utveckla och tillverka på grund av de extra komponenter och den komplexitet som krävs. Detta kan göra dem mindre tillgängliga för konsumenter och begränsa deras spridning på marknaden.
Med nya energifordon som drivs av en kombination av prestanda- och kostnadskrav finns det ett behov av vätskekylplattor för kraftbatterier med låg vikt, god värmeledningsförmåga, starkt korrosionsskydd och annan utmattningsbeständighet samt utmärkt processprestanda. Samtidigt har utvecklingen av teknik som snabbladdning och hög räckvidd ökat batterienhetens värmeproduktion, vilket också ställer högre krav på batteriets kylkapacitet.
Underhållsguide för användare: Batteriets kylsystem
Underhåll och service av batteriets kylsystem är avgörande för att säkerställa batteriets stabilitet och prestanda. Nedan följer en sammanställning av åtgärder som kan vidtas av Trumonytechs för att underhålla och optimera batteriets kylsystem:
Periodisk inspektion
Kontrollera regelbundet hur kylsystemet ser ut, inklusive rör, anslutningar och kylvätskenivåer.
Kontrollera om det finns tecken på läckage i kylsystemet, inklusive rör och kylare.
Rengör kylsystemets kylare regelbundet för att säkerställa god värmeöverföringseffektivitet.
Felsökning
Om du upptäcker läckage eller onormala temperaturer i kylsystemet ska du omedelbart sluta använda det och kontakta en professionell tekniker för felsökning och reparation.
Håll utkik efter ovanliga temperaturvariationer eller larmsignaler, som kan vara tecken på fel i kylsystemet.
Bästa praxis
Undvik att överanvända batteriet under extrema temperaturförhållanden, eftersom det kan innebära en extra belastning på kylsystemet.
Byt kylvätska regelbundet enligt tillverkarens rekommendationer.
Följ tillverkarens rekommendationer och riktlinjer för att säkerställa korrekt användning och underhåll av batteriets kylsystem.
Slutsats
Batterikylsystem är kritiska. De säkerställer batteriets prestanda, säkerhet och livslängd. Det kan vara luftkylning, vätskekylning eller direkt kylning med köldmedium. Alla har sina fördelar och användningsområden. Bra underhåll och optimering kan också öka ditt kylsystems effektivitet och tillförlitlighet.
Om du behöver en bra batterikylningslösning har Trumonytechs tekniken och erfarenheten för att skräddarsy den åt dig. Vi förstår de unika behoven för varje applikation och kan erbjuda kylteknik som passar dina specifika behov. Kontakta Trumonytechs idag för din lösning för batterikylsystem!
VANLIGA FRÅGOR
Batterikylsystem reglerar batteriets temperatur genom att använda luft, vätska eller köldmedium som medium. Dessa system överför värme. De hjälper batteriet att hålla rätt temperatur. Detta förbättrar effektiviteten och förlänger batteriets livslängd.
Batterier alstrar värme under laddnings- och urladdningsprocessen. Om temperaturen blir för hög kan det påverka batteriets prestanda, säkerhet och livslängd. Kylsystemen håller batterierna säkra. De hindrar dem från att bli för varma och från att få termisk rusning.
Luftkylningssystem använder luft som kylmedium, vilket är billigare och lättare att underhålla, men mindre effektivt. Vätskekylsystem använder en vätska (t.ex. vatten och glykol) för att kyla. Denna vätska har högre värmeöverföringseffektivitet och passar batterier med hög energitäthet. Men den kostar mer och kräver mer underhåll.
Ett direktkylsystem med köldmedium absorberar värme genom en fasförändring. Förändringen sker i köldmediet från gas till vätska. Den här metoden ger mycket hög kyleffektivitet. Den är idealisk för högpresterande applikationer. De behöver snabbt avlägsna mycket värme. Till dessa hör kraftfull elektronik och vissa elfordon.
Du måste underhålla din batteriets kylsystem. Detta inkluderar kontroll av kylvätskenivå och rörledningar. Du måste också rengöra kylaren för att förhindra igensättning. Och kontrollera att systemet inte läcker. Att följa tillverkarens riktlinjer för underhåll är nyckeln till att hålla systemet effektivt.