Il modulo del pacco batterie al litio è composto principalmente da batterie e da componenti di raffreddamento e dissipazione del calore, che possono essere combinati liberamente. Il rapporto tra i due è di reciproca complementarietà. La batteria è responsabile dell'alimentazione del veicolo a energia alternativa, mentre l'unità di raffreddamento gestisce il calore generato dalla batteria durante il funzionamento. I diversi metodi di dissipazione del calore prevedono l'utilizzo di diversi materiali di dissipazione.
Se la temperatura intorno alla batteria è troppo elevata, questi materiali utilizzeranno la guarnizione in silicone termoconduttivo come percorso di trasmissione, entreranno agevolmente nel tubo di raffreddamento e assorbiranno quindi il calore tramite contatto diretto o indiretto con la singola batteria. Il principale vantaggio di questo metodo è che offre un'ampia superficie di contatto con le celle della batteria e può assorbire il calore in modo uniforme.
Anche il raffreddamento ad aria è un metodo comune per raffreddare la batteria.Riscaldatore ad aria PTCCome suggerisce il nome, questo metodo utilizza l'aria come mezzo di raffreddamento. I progettisti di veicoli a energia alternativa installano ventole di raffreddamento accanto ai moduli batteria. Per aumentare il flusso d'aria, vengono aggiunte anche delle prese d'aria vicino ai moduli batteria. Grazie alla convezione dell'aria, la batteria al litio di un veicolo a energia alternativa può dissipare rapidamente il calore e mantenere una temperatura stabile. Il vantaggio di questo metodo è la sua flessibilità, che consente di dissipare il calore sia per convezione naturale che per dissipazione forzata. Tuttavia, se la capacità della batteria è troppo elevata, l'efficacia del raffreddamento ad aria non è ottimale.
Il sistema di raffreddamento a ventilazione forzata rappresenta un ulteriore miglioramento del metodo di raffreddamento ad aria e di dissipazione del calore. Oltre a controllare la temperatura massima del pacco batterie, è in grado di controllarne anche la temperatura minima, garantendo in larga misura il normale funzionamento della batteria. Tuttavia, questo metodo comporta una mancanza di uniformità di temperatura all'interno del pacco batterie, rendendolo soggetto a una dissipazione del calore non uniforme. Il sistema di raffreddamento a ventilazione forzata aumenta la velocità del flusso d'aria in ingresso, uniforma la temperatura massima del pacco batterie e controlla le notevoli differenze di temperatura. Tuttavia, a causa della piccola apertura nella parte superiore del pacco batterie in corrispondenza dell'ingresso dell'aria, il flusso d'aria ottenuto non soddisfa i requisiti di dissipazione del calore e la portata complessiva è troppo bassa. In tal caso, il calore accumulato nella parte superiore del pacco batterie in corrispondenza dell'ingresso dell'aria fatica a dissiparsi. Anche se in seguito si pratica un'apertura nella parte superiore, la differenza di temperatura tra i pacchi batterie continua a superare l'intervallo preimpostato.
Il metodo di raffreddamento a materiale a cambiamento di fase presenta il più alto contenuto tecnologico, poiché il materiale a cambiamento di fase è in grado di assorbire una grande quantità di calore in base alle variazioni di temperatura della batteria. Il grande vantaggio di questo metodo risiede nel minore consumo energetico e nella possibilità di controllare in modo efficace la temperatura della batteria. Rispetto al raffreddamento a liquido, il materiale a cambiamento di fase non è corrosivo, riducendo così la contaminazione del fluido di lavoro per la batteria. Tuttavia, non tutti i tram a energia alternativa possono utilizzare materiali a cambiamento di fase come mezzo di raffreddamento, a causa degli elevati costi di produzione di tali materiali.
Per quanto riguarda l'applicazione, il raffreddamento a convezione tramite alette può controllare la temperatura massima e la differenza di temperatura massima del pacco batterie entro un intervallo di 45 °C e 5 °C. Tuttavia, se la velocità del vento intorno al pacco batterie raggiunge un valore preimpostato, l'effetto di raffreddamento delle alette tramite il vento non è forte, pertanto la differenza di temperatura del pacco batterie varia di poco.
Il raffreddamento a tubo di calore è un metodo di dissipazione del calore di recente sviluppo, non ancora ufficialmente implementato. Questo metodo prevede l'installazione del fluido di lavoro all'interno del tubo di calore; quando la temperatura della batteria aumenta, il calore viene dissipato attraverso il fluido presente nel tubo.
Si può notare che la maggior parte dei metodi di dissipazione del calore presenta alcune limitazioni. Se i ricercatori desiderano ottenere buoni risultati nella dissipazione del calore delle batterie al litio, devono configurare i dispositivi di dissipazione in modo mirato, in base alla situazione reale, in modo da massimizzare l'effetto di dissipazione del calore e garantire il normale funzionamento della batteria al litio.
✦La soluzione al problema del guasto del sistema di raffreddamento dei veicoli a energia alternativa
Innanzitutto, la durata e le prestazioni dei veicoli a nuova energia sono direttamente proporzionali alla durata e alle prestazioni delle batterie al litio. I ricercatori possono svolgere un buon lavoro nella gestione termica in base alle caratteristiche delle batterie al litio. Poiché i sistemi di dissipazione del calore utilizzati dai veicoli a nuova energia di diverse marche e modelli sono piuttosto diversi, quando si ottimizza il sistema di gestione termica, i ricercatori devono scegliere un metodo di dissipazione del calore ragionevole in base alle loro caratteristiche prestazionali al fine di massimizzare l'effetto del sistema di dissipazione del calore dei veicoli a nuova energia. Ad esempio, quando si utilizza un metodo di raffreddamento a liquido(Riscaldatore del liquido di raffreddamento PTCI ricercatori possono utilizzare il glicole etilenico come principale mezzo di dissipazione del calore. Tuttavia, per eliminare gli svantaggi dei metodi di raffreddamento e dissipazione del calore a liquido e per evitare perdite di glicole etilenico che potrebbero contaminare la batteria, è necessario utilizzare materiali di rivestimento non corrosivi come materiale protettivo per le batterie al litio. Inoltre, è fondamentale garantire una sigillatura efficace per ridurre al minimo la probabilità di perdite di glicole etilenico.
In secondo luogo, l'autonomia dei veicoli a energia alternativa è in aumento, la capacità e la potenza delle batterie al litio sono notevolmente migliorate e, di conseguenza, si genera sempre più calore. Se si continua a utilizzare il metodo tradizionale di dissipazione del calore, l'efficacia di tale dissipazione si ridurrà drasticamente. Pertanto, i ricercatori devono stare al passo con i tempi, sviluppare costantemente nuove tecnologie e selezionare nuovi materiali per migliorare le prestazioni del sistema di raffreddamento. Inoltre, è possibile combinare diversi metodi di dissipazione del calore per ampliare i vantaggi del sistema, in modo da mantenere la temperatura intorno alla batteria al litio entro un intervallo appropriato, garantendo così un'alimentazione inesauribile ai veicoli a energia alternativa. Ad esempio, si possono combinare il raffreddamento ad aria e i metodi di dissipazione del calore, basandosi sulla scelta di metodi di dissipazione del calore a liquido. In questo modo, i due o tre metodi possono compensare le reciproche carenze e migliorare efficacemente le prestazioni di dissipazione del calore dei veicoli a energia alternativa.
Infine, il conducente deve eseguire una corretta manutenzione quotidiana dei veicoli a energia alternativa. Prima di mettersi alla guida, è necessario verificare lo stato di funzionamento del veicolo e l'eventuale presenza di guasti. Questa verifica può ridurre il rischio di incidenti stradali e garantire la sicurezza di guida. Dopo un lungo periodo di utilizzo, il conducente dovrebbe sottoporre regolarmente il veicolo a un controllo per verificare tempestivamente la presenza di potenziali problemi nel sistema di controllo della trazione elettrica e nel sistema di dissipazione del calore, al fine di evitare incidenti durante la guida. Inoltre, prima di acquistare un veicolo a energia alternativa, il conducente deve informarsi a fondo sulla struttura del sistema di trazione a batteria al litio e sul sistema di dissipazione del calore, cercando di scegliere un veicolo con un buon sistema di dissipazione del calore. Questo tipo di veicolo, infatti, ha una lunga durata e prestazioni superiori. Allo stesso tempo, il conducente dovrebbe anche possedere alcune conoscenze di base sulla manutenzione per poter gestire tempestivamente eventuali guasti improvvisi del sistema e ridurre le perdite.
Data di pubblicazione: 25 giugno 2023
