NF New Energy Vehicle Thermal Management: Gestione termica del sistema della batteria

In quanto principale fonte di energia per i veicoli a nuova energia, le batterie sono di grande importanza per questi veicoli. Durante l'uso effettivo del veicolo, la batteria dovrà affrontare condizioni di funzionamento complesse e mutevoli. Per migliorare l'autonomia di viaggio, il veicolo deve disporre il maggior numero possibile di batterie in un determinato spazio, quindi lo spazio per il pacco batterie sul veicolo è molto limitato. La batteria genera molto calore durante il funzionamento del veicolo e si accumula in uno spazio relativamente piccolo nel tempo. A causa dell'accumulo denso di celle nel pacco batteria, è anche relativamente più difficile dissipare il calore nella zona centrale in una certa misura, esacerbando l'incoerenza di temperatura tra le celle, il che ridurrà l'efficienza di carica e scarica della batteria e ne influenzerà la potenza; causerà runaway termico e comprometterà la sicurezza e la durata del sistema.
La temperatura della batteria ha una grande influenza sulle sue prestazioni, durata e sicurezza. A basse temperature, la resistenza interna delle batterie agli ioni di litio aumenta e la capacità diminuisce. In casi estremi, l'elettrolita si congela e la batteria non può essere scaricata. Le prestazioni del sistema di batterie a basse temperature saranno notevolmente compromesse, con conseguenti perdite di potenza dei veicoli elettrici. Fade e riduzione dell'autonomia. Quando si ricaricano veicoli a nuova energia a basse temperature, il BMS generale riscalda la batteria a una temperatura adeguata prima di caricarla. Se non gestito correttamente, si verificherà un sovraccarico di tensione istantaneo, con conseguente cortocircuito interno e ulteriore formazione di fumo, incendi o persino esplosioni. Il problema di sicurezza della ricarica a basse temperature del sistema di batterie dei veicoli elettrici limita notevolmente la promozione dei veicoli elettrici nelle regioni fredde.
La gestione termica della batteria è una delle funzioni più importanti del BMS, principalmente per mantenere il pacco batteria sempre in un intervallo di temperatura appropriato, in modo da garantirne le migliori condizioni di funzionamento. La gestione termica della batteria include principalmente le funzioni di raffreddamento, riscaldamento ed equalizzazione della temperatura. Le funzioni di raffreddamento e riscaldamento sono principalmente regolate in base al possibile impatto della temperatura ambiente esterna sulla batteria. L'equalizzazione della temperatura viene utilizzata per ridurre la differenza di temperatura all'interno del pacco batteria e prevenire il rapido decadimento causato dal surriscaldamento di una determinata parte della batteria.

In generale, le modalità di raffreddamento delle batterie di potenza si dividono principalmente in tre categorie: raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido e raffreddamento diretto. Il raffreddamento ad aria utilizza il vento naturale o l'aria di raffreddamento nell'abitacolo per fluire attraverso la superficie della batteria per ottenere lo scambio termico e il raffreddamento. Il raffreddamento a liquido utilizza generalmente una tubazione di raffreddamento indipendente per riscaldare o raffreddare la batteria di potenza. Attualmente, questo metodo è il metodo di raffreddamento più diffuso. Ad esempio, Tesla e Volt utilizzano entrambe questo metodo di raffreddamento. Il sistema di raffreddamento diretto elimina la tubazione di raffreddamento della batteria di potenza e utilizza direttamente il refrigerante per raffreddarla.

1. Sistema di raffreddamento ad aria:
Nelle prime batterie di potenza, a causa della loro piccola capacità e densità di energia, molte batterie di potenza venivano raffreddate tramite raffreddamento ad aria. Raffreddamento ad aria (Riscaldatore d'aria PTC) si divide in due categorie: raffreddamento ad aria naturale e raffreddamento ad aria forzata (tramite ventola) e sfrutta il vento naturale o l'aria fredda nella cabina per raffreddare la batteria.