Gestion thermique du système de batterie
Gestion thermique de la batteriecomprend principalement le refroidissement, le chauffage et l’égalisation de la température. Les fonctions de refroidissement et de chauffage s'ajustent principalement à l'impact potentiel de la température ambiante externe sur la batterie. L'égalisation de la température réduit les différences de température au sein de la batterie, empêchant ainsi la dégradation rapide de la batterie causée par une surchauffe dans certaines zones.
Généralement, les méthodes de refroidissement des batteries de puissance sont principalement divisées en trois catégories : le refroidissement par air, le refroidissement par liquide et le refroidissement direct. Le refroidissement par air utilise l'air naturel ou l'air de refroidissement de l'habitacle pour réaliser un échange thermique et un refroidissement sur la surface de la batterie. Le refroidissement liquide utilise généralement une tuyauterie de liquide de refroidissement indépendante pour chauffer ou refroidir la batterie ; il s'agit actuellement de la méthode de refroidissement courante, utilisée dans les batteries Tesla et Volt. Les systèmes de refroidissement direct éliminent le besoin de canalisations de refroidissement séparées pour la batterie électrique, utilisant directement le réfrigérant pour la refroidir.
1. Système de refroidissement par air
Les premières batteries de puissance, en raison de leur plus petite capacité et de leur densité énergétique, utilisaient souvent un refroidissement par air. Le refroidissement par air est divisé en deux catégories principales : le refroidissement par air naturel et le refroidissement par air forcé (à l'aide d'un ventilateur), utilisant l'air naturel ou l'air frais de l'habitacle pour refroidir la batterie.
Actuellement, les batteries 48 V des véhicules hybrides légers 48 V sont généralement situées dans l’habitacle et refroidies par air. Les systèmes de refroidissement par air-ont une structure relativement simple, sont technologiquement matures et peu coûteux. Cependant, en raison de la capacité limitée d’évacuation de la chaleur de l’air, leur efficacité d’échange thermique est faible, ce qui entraîne une mauvaise uniformité de la température interne et une difficulté à contrôler avec précision la température de la batterie. Par conséquent, les systèmes de refroidissement par air-sont généralement adaptés aux applications à courte autonomie et aux véhicules légers.
2. Systèmes de refroidissement liquide
Le refroidissement liquide consiste à utiliser un liquide de refroidissement pour échanger de la chaleur avec la batterie. Les liquides de refroidissement sont divisés en deux types : ceux qui peuvent entrer directement en contact avec les cellules de la batterie (huile de silicone, huile de ricin, etc.) et ceux qui entrent en contact avec les cellules via des canaux d'eau (eau et éthylène glycol, etc.) ; actuellement, un mélange d'eau et d'éthylène glycol est plus couramment utilisé. Les systèmes de refroidissement liquide comprennent généralement un refroidisseur couplé au cycle de réfrigération, utilisant le réfrigérant pour éliminer la chaleur de la batterie. Les composants principaux sont le compresseur, le refroidisseur et la pompe à eau. Le compresseur, en tant que source d'énergie pour la réfrigération, détermine la capacité d'échange thermique de l'ensemble du système. Le refroidisseur facilite l'échange de chaleur entre le réfrigérant et le liquide de refroidissement, et la quantité d'échange thermique détermine directement la température du liquide de refroidissement. La pompe à eau détermine le débit du liquide de refroidissement dans les canalisations ; un débit plus rapide se traduit par de meilleures performances d’échange thermique, et vice versa.
Les systèmes de refroidissement liquide offrent une plus grande flexibilité. Des canaux de refroidissement peuvent être installés entre les modules de batterie (actuellement l'approche dominante), des plaques de refroidissement peuvent être utilisées au bas de la batterie, ou les cellules ou modules peuvent être immergés dans du liquide de refroidissement. Les avantages des systèmes de refroidissement liquide comprennent des coefficients de transfert de chaleur élevés, des débits rapides, une bonne uniformité de température et un contrôle précis de la température. Les inconvénients incluent la complexité du système, les exigences élevées en matière d'étanchéité, le système de refroidissement représentant une partie importante du poids de la batterie et le coût relativement élevé.