Technologies courantes de gestion thermique des batteries
pour les véhicules à énergies nouvelles
Le système de refroidissement des véhicules à énergie nouvelle se compose généralement de trois parties : le système de circulation de refroidissement de la batterie, le système de circulation de refroidissement du moteur à commande électronique et le système de circulation d'air chaud de la climatisation. Différentes méthodes de gestion thermique des batteries impliquent différents numéros de pièces, structures et dispositions. Différents types de systèmes de gestion thermique sont sélectionnés en fonction des coûts de développement du véhicule, du poids du véhicule et des exigences en matière d'espace d'aménagement. Ses principaux itinéraires techniques comprennent les cinq types suivants.
1. Type de refroidissement direct
Appelé technologie de refroidissement direct de la batterie, le système de refroidissement direct dispose d'un évaporateur de réfrigération intégré à l'intérieur de la batterie et est connecté au système de climatisation par des canalisations. Lorsque la batterie doit être refroidie, un compresseur est utilisé pour envoyer le réfrigérant comprimé dans l'évaporateur à l'intérieur de la batterie, puis retirer la batterie. La chaleur interne produit un effet de refroidissement. Le système présente les avantages d'une structure compacte, d'un bon effet de refroidissement, d'un petit nombre de pièces (un seul pipeline de réfrigération d'entrée et d'une sortie est requis) et d'un poids léger. Cependant, les inconvénients de ce système sont qu'il ne peut pas chauffer la batterie dans des conditions de température inférieure à zéro, que l'eau condensée générée pendant le processus de réfrigération n'est pas protégée et que l'uniformité de la température du réfrigérant est difficile à contrôler. Le système de réfrigération a une durée de vie courte et une faible fiabilité, et des fuites de réfrigérant se produisent souvent. Fuite, capacité de réfrigération insuffisante et autres défauts. Il s’agit de la dernière technologie de refroidissement de batterie avec une maturité relativement faible. Il a été appliqué sur le marché dans des modèles produits en série tels que BYD et Tesla. Il s’agit d’une voie technique majeure pour l’avenir, comme le montre la figure 1.
2. Type de refroidissement par eau du radiateur
Le circuit de refroidissement du radiateur est un circuit indépendant, composé d'un radiateur, d'une pompe à eau électronique, d'un chauffage, etc., avec de l'antigel comme fluide. L'antigel sort du radiateur, traverse le chauffage, puis la batterie et retourne enfin au radiateur. Ce cycle refroidit et chauffe la batterie. Le système présente les avantages d'une structure simple, d'un faible coût et d'une économie d'énergie dans un environnement à basse température toute l'année. Cependant, l'efficacité de dissipation thermique de ce système est faible et la température de l'eau est élevée dans les environnements climatiques à haute température en été, et il ne peut pas répondre aux conditions de fonctionnement dans des environnements à haute température, comme le montre la figure 2.
3. Type de refroidissement par eau de refroidissement direct
Ce système intègre le refroidissement direct et le refroidissement par eau, et relie le système de climatisation et le système de refroidissement par eau via le refroidisseur de batterie (également appelé échangeur de chaleur). Ce système évite les inconvénients des deux premières méthodes de refroidissement et constitue actuellement l’un des systèmes de gestion thermique des batteries les plus couramment utilisés. Le système comporte plus de composants que les deux précédents. Le système est plus complexe et nécessite un espace relativement important pour la disposition des composants. Le compresseur est soumis à une lourde charge pendant son fonctionnement, ce qui consomme beaucoup d'énergie pour l'ensemble du véhicule et est peu économique. De plus, lorsqu'une partie du système de climatisation tombe en panne, les besoins de refroidissement de la batterie ne peuvent pas être satisfaits au maximum, voir Figure 3.
4. Type hybride refroidi par eau
Ce système est basé sur le système de refroidissement par eau à refroidissement direct et ajoute un système de refroidissement par eau par radiateur. Les deux sont disposés en circuits parallèles. En contrôlant l'électrovanne, différents circuits sont utilisés pour refroidir la batterie dans différentes conditions. Dans les environnements à basse température, seul le système de refroidissement par eau du radiateur fonctionne. Dans un environnement à haute température, passez au système de refroidissement par eau de refroidissement direct pour fonctionner. Dans des conditions de travail difficiles, les deux systèmes peuvent fonctionner en même temps et la batterie peut également obtenir une capacité de refroidissement maximale, qui peut essentiellement couvrir tous les environnements d'utilisation. Ce système de refroidissement est extrêmement complexe, a un coût élevé, nécessite un espace d'aménagement important du véhicule, possède des stratégies de contrôle de système complexes et pose un défi en termes de stabilité et de fiabilité. Ce système est également utilisé dans la plupart des modèles hybrides PHEV du marché et dispose d'une technologie mature, comme le montre la figure 4.
5. Type de refroidissement par air
Ce système conduit directement l'air froid du refroidissement de l'habitacle vers la batterie via le conduit et utilise l'air froid pour refroidir la batterie. Les avantages de ce système sont une structure simple, une température de l'air froid contrôlable et un faible coût du système. Cependant, il présente également les inconvénients du système de refroidissement direct. Le système n'a pas de fonction de chauffage et l'eau condensée générée à la surface de la batterie n'est pas facile à sécher et il existe un risque de corrosion et de contamination à l'intérieur de la batterie. Ce type de méthode de gestion thermique n'est généralement pas recommandé, voir Figure 5.
