Connaissance des systèmes de gestion thermique pour les batteries de puissance
Étant donné que les caractéristiques de charge et de décharge d'une batterie de puissance dépendent en grande partie de la température de l'électrolyte de la batterie, une fonction importante du BMS est de maintenir la température de la batterie dans la plage de température de fonctionnement normale pendant le processus de charge et de décharge d'une batterie de puissance. .
La charge et la décharge d'une batterie de puissance sont un processus électrochimique typique, et la réaction qui l'accompagne peut facilement provoquer une augmentation de la température interne du bloc de batterie de puissance et une certaine différence de température. Si la chaleur n’est pas dissipée à temps, cela aura un impact important sur la sécurité, la fiabilité et la durée de vie de la batterie.
Par conséquent, les principaux problèmes rencontrés en matière de gestion thermique sont de savoir comment dissiper la chaleur de réaction générée lors du chargement et de la décharge. Comment équilibrer la température entre les cellules à l'intérieur du module de batterie et comment préchauffer la batterie à la plage de température définie dans un environnement froid.
Les facteurs affectant la gestion thermique des batteries de puissance comprennent principalement le taux de génération de chaleur, la forme de la batterie, le type de réfrigérant, le débit de réfrigérant, l'épaisseur du canal d'écoulement, etc.
À l'heure actuelle, la principale considération des batteries de puissance montées sur véhicule est la structure de dissipation thermique externe, et le transfert de chaleur interne des batteries de puissance est rarement analysé en combinaison avec le processus de dissipation thermique externe, il est donc impossible de contrôler fondamentalement l'impact négatif de dissipation thermique de la batterie.
Du point de vue du contrôle, le système de gestion thermique actuel des blocs-batteries peut être divisé en deux catégories : actif et passif. Du point de vue d'un fluide caloporteur, le système de gestion thermique comprend principalement le refroidissement des gaz, le refroidissement des liquides, le refroidissement des matériaux à changement de phase, le refroidissement des caloducs et certains systèmes de gestion thermique avec chauffage.
Méthode de refroidissement liquide
La méthode de refroidissement liquide (comme le montre la figure ci-dessous) utilise un liquide comme moyen de transfert de chaleur. Il est nécessaire d'établir un canal de transfert de chaleur entre le bloc-batterie de puissance et le milieu liquide, tel qu'une chemise d'eau, pour effectuer un chauffage et un refroidissement indirects sous forme de convection et de conduction thermique. Le fluide caloporteur peut être de l’eau, de l’éthylène disilicium ou même un réfrigérant. Il y a aussi le transfert direct de chaleur du bloc batterie de puissance en le plongeant dans le liquide du diélectrique, mais des mesures d'isolation doivent être prises pour éviter les courts-circuits.
Les méthodes de refroidissement liquide comprennent principalement les systèmes de refroidissement liquide passif et les systèmes de refroidissement liquide actif. Le refroidissement liquide passif implique généralement un échange de chaleur entre l'environnement liquide et l'air, puis son introduction dans la batterie de puissance pour un échange thermique secondaire, tandis que le refroidissement actif est effectué via l'échangeur de chaleur à milieu liquide de refroidissement du moteur.
Méthode de refroidissement des matériaux à changement de phase
Ces dernières années, des systèmes de gestion thermique des batteries de puissance utilisant un refroidissement PCM à matériau à changement de phase sont apparus à l'étranger et en Chine. Compte tenu des caractéristiques des batteries de puissance absorbant la chaleur pendant la charge et libérant de la chaleur pendant la décharge, des matériaux à changement de phase sont remplis entre des cellules de batterie de puissance entièrement fermées, et ils fonctionnent en faisant fondre ou en solidifiant les matériaux à changement de phase.
Lorsque la batterie de puissance est déchargée avec un courant important, le PCM absorbe la chaleur dégagée par la batterie de puissance et subit lui-même un changement de phase (fusion), ce qui réduit rapidement la température de la batterie de puissance. Ce processus consiste en ce que le système stocke la chaleur dans le PCM sous forme de chaleur à changement de phase ; Lorsque la batterie est en charge, en particulier dans des environnements relativement froids (c'est-à-dire que la température atmosphérique est bien inférieure à la température de changement de phase), le PCM libère de la chaleur et se solidifie pour chauffer rapidement la batterie.
L'utilisation de matériaux à changement de phase dans les systèmes de gestion thermique des batteries de puissance ne nécessite pas l'insertion d'éléments de refroidissement supplémentaires au niveau de la connexion de la batterie de puissance, ni de canaux de refroidissement entre les blocs de batteries de puissance ou les systèmes de refroidissement qui encapsulent la circulation de fluide externe, et ne nécessite pas la consommation d'énergie supplémentaire pour la batterie de puissance. En même temps, il sert également de référence pour chauffer les batteries de puissance dans des environnements froids.
