État actuel de la technologie de gestion thermique pour le système de batterie des véhicules électriques

État actuel de la technologie de gestion thermique pour le système de batterie des véhicules électriques

La recherche sur la dissipation thermique des batteries de puissance peut être divisée en dissipation thermique dans l'air, dissipation thermique par refroidissement liquide, dissipation thermique par matériau à changement de phase solide et dissipation thermique par caloduc. Les principales technologies de dissipation thermique existantes sont principalement les trois premières.

Système de refroidissement par air

Le système de dissipation thermique refroidi par air est également appelé système de dissipation thermique refroidi par air. La méthode de dissipation thermique par refroidissement par air est la plus simple. Il suffit de laisser l'air circuler à travers la surface de la batterie pour évacuer la chaleur générée par la batterie d'alimentation afin d'atteindre l'objectif de refroidissement de la batterie d'alimentation. Selon différentes mesures de ventilation, le type refroidi par air dispose de deux modes de dissipation thermique par convection naturelle et de dissipation thermique par ventilation forcée.

La dissipation thermique par convection naturelle ne repose pas sur des mesures de ventilation forcée externes (telles que l'ajout de ventilateurs, etc.), mais utilise uniquement le flux d'air généré par le fluide à l'intérieur de la batterie en raison des changements de température pour refroidir et dissiper la chaleur.

Le système de refroidissement à convection forcée est un système de refroidissement basé sur le système de refroidissement à convection naturelle plus la technologie de ventilation forcée correspondante.

À l’heure actuelle, il existe principalement deux types de systèmes de dissipation thermique refroidis par air pour les batteries de puissance : en série et en parallèle. Cependant, l’effet de cette méthode est médiocre et il est difficile d’obtenir une uniformité de température élevée de la batterie.

Système de refroidissement liquide

Le système de dissipation thermique refroidi par liquide de la batterie de puissance fait référence à un système de dissipation thermique dans lequel le réfrigérant entre directement ou indirectement en contact avec la batterie de puissance, puis élimine la chaleur générée dans la batterie par la circulation du fluide liquide pour obtenir une dissipation thermique. . Le réfrigérant peut être de l'eau, un mélange d'eau et d'éthylène glycol, de l'huile minérale, du R134a, etc. Ces réfrigérants ont une conductivité thermique élevée et peuvent obtenir une meilleure dissipation thermique.

La technologie actuelle de refroidissement liquide des batteries de puissance dispose également d'une technologie assez mature et elle a été largement utilisée dans le système de dissipation thermique des véhicules électriques. Par exemple, la batterie Tesla utilise une méthode de refroidissement liquide composée d’un mélange d’eau et d’éthylène glycol pour dissiper la chaleur. La BMW i3 utilise le R134a pour la dissipation thermique.

Les systèmes refroidis par liquide nécessitent souvent des conceptions structurelles plus complexes et rigoureuses pour empêcher les fuites de réfrigérant liquide et garantir l'uniformité des cellules de la batterie dans le bloc de batterie. La structure complexe du système refroidi par liquide fait également de l'ensemble du système de dissipation thermique un véritable atout. est très encombrant, ce qui augmente non seulement le poids de l'ensemble du véhicule, mais augmente également considérablement la charge sur l'ensemble du véhicule, et en même temps, en raison de la complexité de sa structure et de ses performances d'étanchéité élevées, il est relativement difficile à entretenir et entretenir le système de refroidissement liquide, et le coût de maintenance augmente également en conséquence.

Système de refroidissement des matériaux à changement de phase

Le système de dissipation thermique de matériau à changement de phase utilise le matériau à changement de phase comme milieu de transfert de chaleur, et utilise les caractéristiques du matériau à changement de phase pour stocker et libérer de l'énergie lorsque le changement de phase se produit afin d'obtenir l'effet de chauffage à basse température et de température élevée. dissipation thermique pour la batterie d'alimentation. Cependant, la conductivité thermique des matériaux à changement de phase est relativement faible. Afin de modifier les défauts inhérents aux matériaux, les gens transforment certains matériaux métalliques en matériaux à changement de phase. Par exemple, dans certaines études, des plaques d’aluminium très fines sont insérées dans des matériaux à changement de phase pour améliorer la conductivité thermique. l'objectif de. Afin d'améliorer la conductivité thermique des matériaux à changement de phase, il a également été proposé d'incorporer des fibres de carbone, des nanotubes de carbone, etc. dans des matériaux à changement de phase.

Système de refroidissement par caloduc

En tant qu'élément de conduction thermique efficace, un caloduc peut transférer rapidement et efficacement l'énergie thermique d'un endroit à un autre, c'est-à-dire qu'il peut transférer rapidement et efficacement la chaleur entre deux objets.

Dans le système de gestion thermique des véhicules électriques, de nombreux chercheurs nationaux et étrangers ont également appliqué le caloduc, un élément de conduction thermique, à la dissipation thermique des batteries de puissance. Par rapport au système traditionnel de dissipation thermique par convection forcée, dans le système de dissipation thermique qui introduit des caloducs, la batterie de puissance peut non seulement maintenir la plage de température de fonctionnement normal, mais également maintenir l'uniformité de la température entre les cellules de la batterie, ce qui correspond à un refroidissement forcé. . L'effet que le système de refroidissement ne peut pas obtenir. Cependant, sa masse et son volume sont trop importants et il existe une limite de transfert de chaleur.

Système de chauffage de batterie de véhicule électrique

Les quatre méthodes permettant de dissiper la chaleur de la batterie sont présentées ci-dessus, puis la méthode de chauffage permettant d'adapter la batterie à l'environnement à basse température sera présentée.

Le système de chauffage est principalement composé d’éléments et de circuits chauffants, parmi lesquels l’élément chauffant constitue la partie la plus importante. Les éléments chauffants courants comprennent des éléments chauffants à résistance variable et des éléments chauffants à résistance constante. Le premier est généralement appelé PTC (coefficient de température positif), et le second est un film chauffant généralement composé de fils chauffants métalliques, tels qu'un film chauffant en silicone, un film chauffant électrique flexible, etc.

Le PTC est largement utilisé en raison de son utilisation sûre, de son efficacité de conversion thermique élevée, de son augmentation rapide de la température, de son absence de flamme nue et de sa température constante automatique. Son faible coût constitue un facteur favorable à la batterie de puissance actuelle, très coûteuse. Le film chauffant électrique flexible isolé est un autre type de chauffage, qui peut être plié en fonction de la forme arbitraire de la pièce, assurant un contact étroit avec la pièce et assurant un transfert maximal d'énergie thermique. Le film chauffant en silicone est un élément chauffant à surface mince et flexible, mais il doit être en contact complet et étroit avec l'objet chauffé, et sa sécurité est pire que le PTC.