Attualmente, l'inquinamento globale è in aumento di giorno in giorno. Le emissioni di gas di scarico dei veicoli a carburante tradizionale hanno aggravato l'inquinamento atmosferico e aumentato le emissioni globali di gas serra. Il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni sono diventati una questione chiave di interesse per la comunità internazionale.HVCH). I veicoli alimentati da nuove energie occupano una quota relativamente elevata nel mercato automobilistico grazie alla loro energia elettrica ad alta efficienza, pulita e non inquinante. Come principale fonte di alimentazione dei veicoli elettrici puri, le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate per la loro elevata energia specifica e la lunga durata.
Le batterie agli ioni di litio generano molto calore durante il funzionamento e la scarica, e questo calore compromette seriamente le prestazioni e la durata della batteria agli ioni di litio. La temperatura di funzionamento della batteria al litio è compresa tra 0 e 50 °C, e la temperatura ottimale è compresa tra 20 e 40 °C. L'accumulo di calore del pacco batteria a temperature superiori a 50 °C influirà direttamente sulla durata della batteria e, quando la temperatura supera gli 80 °C, il pacco batteria potrebbe esplodere.
Concentrandosi sulla gestione termica delle batterie, questo articolo riassume le tecnologie di raffreddamento e dissipazione del calore delle batterie agli ioni di litio in condizioni operative, integrando vari metodi e tecnologie di dissipazione del calore utilizzati in patria e all'estero. Concentrandosi sul raffreddamento ad aria, sul raffreddamento a liquido e sul raffreddamento a cambiamento di fase, vengono analizzati gli attuali progressi tecnologici nel raffreddamento delle batterie e le attuali difficoltà di sviluppo tecnico, proponendo inoltre futuri argomenti di ricerca sulla gestione termica delle batterie.
Raffreddamento ad aria
Il raffreddamento ad aria serve a mantenere la batteria nell'ambiente di lavoro e a scambiare calore attraverso l'aria, principalmente tramite raffreddamento ad aria forzata.Riscaldatore d'aria PTC) e vento naturale. I vantaggi del raffreddamento ad aria sono il basso costo, l'ampia adattabilità e l'elevata sicurezza. Tuttavia, per i pacchi batteria agli ioni di litio, il raffreddamento ad aria ha una bassa efficienza di trasferimento del calore ed è soggetto a una distribuzione non uniforme della temperatura del pacco batteria, ovvero a una scarsa uniformità della temperatura. Il raffreddamento ad aria presenta alcune limitazioni dovute alla sua bassa capacità termica specifica, quindi deve essere dotato contemporaneamente di altri metodi di raffreddamento. L'effetto di raffreddamento del raffreddamento ad aria è principalmente correlato alla disposizione della batteria e all'area di contatto tra il canale del flusso d'aria e la batteria. Una struttura del sistema di gestione termica della batteria raffreddata ad aria parallela migliora l'efficienza di raffreddamento del sistema modificando la distribuzione della spaziatura tra le batterie del pacco batteria nel sistema raffreddato ad aria parallelo.
raffreddamento a liquido
L'influenza del numero di canali e della velocità del flusso sull'effetto di raffreddamento
Raffreddamento a liquido (Riscaldatore del refrigerante PTC) è ampiamente utilizzato nella dissipazione del calore delle batterie per automobili grazie alle sue buone prestazioni di dissipazione del calore e alla capacità di mantenere una buona uniformità di temperatura della batteria. Rispetto al raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido offre migliori prestazioni di trasferimento del calore. Il raffreddamento a liquido consente la dissipazione del calore facendo scorrere il fluido di raffreddamento nei canali attorno alla batteria o immergendo la batteria nel fluido di raffreddamento per dissipare il calore. Il raffreddamento a liquido offre numerosi vantaggi in termini di efficienza di raffreddamento e consumo energetico, ed è diventato la soluzione principale per la gestione termica delle batterie. Attualmente, la tecnologia di raffreddamento a liquido è utilizzata sul mercato, ad esempio su Audi A3 e Tesla Model S. Sono molti i fattori che influenzano l'effetto del raffreddamento a liquido, tra cui l'effetto della forma del tubo di raffreddamento a liquido, del materiale, del fluido di raffreddamento, della portata e della caduta di pressione all'uscita. Considerando il numero di canali e il rapporto lunghezza-diametro dei canali come variabili, l'influenza di questi parametri strutturali sulla capacità di raffreddamento del sistema a una velocità di scarica di 2 °C è stata studiata modificando la disposizione degli ingressi dei canali. All'aumentare del rapporto di altezza, la temperatura massima del pacco batteria agli ioni di litio diminuisce, ma il numero di corridori aumenta in una certa misura e anche la caduta di temperatura della batteria diventa minore.
Data di pubblicazione: 07-04-2023
