¿Quién "congeló" mi batería? Hablando sobre el sistema de gestión térmica de la batería del vehículo de nueva energía

¿Qué es un sistema de gestión de batería?

La tarea importante del sistema de gestión de la batería es garantizar que el paquete de baterías funcione dentro de un rango seguro, proporcionar la información necesaria requerida para el control del vehículo, responder a tiempo cuando ocurra una anomalía y determinar la potencia de carga y descarga de la batería de acuerdo con la temperatura ambiente, el estado de la batería y las necesidades del vehículo. Las funciones importantes de BMS incluyen el monitoreo de los parámetros de la batería, la estimación del estado de la batería, el diagnóstico de fallas en línea, el control de carga, la ecualización automática, la gestión térmica, etc.

La importancia de los sistemas de gestión térmica

Los problemas relacionados con el calor de las baterías son los factores clave que determinan su rendimiento, seguridad, vida útil y costo. En primer lugar, el nivel de temperatura de una batería de iones de litio afecta directamente su rendimiento energético y energético en uso. Cuando la temperatura es baja, la capacidad disponible de la batería decaerá rápidamente. Cargar la batería a una temperatura extremadamente baja (por ejemplo, por debajo de 0 °C) puede causar una sobrecarga de voltaje instantánea, lo que resulta en una precipitación interna de litio y un cortocircuito. En segundo lugar, los problemas relacionados con el calor de las baterías de iones de litio afectan directamente a la seguridad de las baterías. Los defectos en el proceso de fabricación o el funcionamiento inadecuado durante el uso pueden causar un sobrecalentamiento local de la batería, lo que a su vez provoca una reacción exotérmica en cadena, lo que eventualmente provoca eventos de fuga térmica graves, como humo, fuego o incluso explosiones, que amenazan la vida de los conductores y pasajeros del vehículo. Seguridad. Además, la temperatura de funcionamiento o almacenamiento de las baterías de iones de litio afecta su vida útil. La temperatura adecuada de la batería es de aproximadamente 10~30°C, una temperatura demasiado alta o demasiado baja provocará una rápida disminución de la vida útil de la batería. La batería de litio de potencia a gran escala hace que la relación entre su área de superficie y su volumen sea relativamente más pequeña, y el calor interno de la batería no se disipa fácilmente, y es más probable que ocurran problemas como una temperatura interna desigual y un aumento excesivo de la temperatura local, por lo tanto acelerar aún más la atenuación de la batería y acortar la vida útil de la batería aumentar el costo total de propiedad del usuario.

El sistema de gestión térmica de la batería es una de las tecnologías clave para hacer frente a los problemas relacionados con el calor de la batería y garantizar el rendimiento, la seguridad y la vida útil de la batería de litio. Las funciones importantes de un sistema de gestión térmica incluyen:

1. Disipación de calor efectiva cuando la temperatura de la batería es alta para evitar accidentes de fuga térmica;

2. Precaliente la batería cuando la temperatura de la batería sea baja, aumente la temperatura de la batería y garantice el rendimiento y la seguridad de carga y descarga a baja temperatura;

3. Reduzca la diferencia de temperatura en el paquete de baterías, elimine la formación de puntos calientes locales, evite que la batería se deteriore demasiado rápido en lugares de alta temperatura y reduzca la vida útil general del paquete de baterías.

La temperatura ambiente en el paquete de baterías (paquete) tiene un gran impacto en la confiabilidad, la vida útil y el rendimiento de la celda de la batería. Por lo tanto, es particularmente importante mantener la temperatura en el paquete dentro de un cierto rango de temperatura. Esto se logra principalmente mediante refrigeración y calefacción, y sus métodos de refrigeración se dividen principalmente en tres categorías:

1. Refrigeración por aire: la refrigeración por aire es un método de disipación de calor que utiliza aire a baja temperatura como medio y utiliza convección de calor para reducir la temperatura de la batería. Se divide en refrigeración natural y refrigeración forzada (utilizando ventiladores, etc.). ). Esta tecnología utiliza viento natural o un ventilador para enfriar la batería con el evaporador que viene con el automóvil. El sistema tiene una estructura simple y es fácil de mantener. Fue ampliamente utilizado en los primeros automóviles de pasajeros eléctricos, como Nissan Leaf, Kia Soul EV, etc. También se adopta ampliamente en los autobuses eléctricos actuales y en los vehículos logísticos eléctricos.

2. Refrigeración líquida: la tecnología de refrigeración líquida utiliza el intercambio de calor por convección líquida para eliminar el calor generado por la batería y reducir la temperatura de la batería. El medio líquido tiene un alto coeficiente de transferencia de calor, una gran capacidad calorífica y una rápida velocidad de enfriamiento, lo que tiene un efecto significativo en la reducción de la temperatura máxima y mejora la consistencia del campo de temperatura del paquete de baterías.Al mismo tiempo, el volumen del El sistema de gestión térmica es relativamente pequeño. La forma del sistema de refrigeración líquida es relativamente flexible:   Las celdas o módulos de la batería se pueden sumergir en líquido, los canales de refrigeración también se pueden establecer entre los módulos de la batería o se pueden utilizar placas de refrigeración en la parte inferior de la batería. Cuando la batería está en contacto directo con el líquido, el líquido debe estar aislado ( como aceite mineral)  para evitar cortocircuitos. Al mismo tiempo, los requisitos de hermeticidad del sistema de refrigeración por líquido también son relativamente altos. Además, es la resistencia mecánica, la resistencia a las vibraciones y los requisitos de vida.  La refrigeración líquida es actualmente el método preferido para muchos vehículos de pasajeros eléctricos, productos típicos en el país y en el extranjero, como BMW i3, TSLA, GM Volt, Geely Emgrand EV.

3. Refrigeración directa: refrigeración directa (refrigeración directa de refrigerante): utilice el principio de calor latente de evaporación de refrigerantes (R134a, etc.) para construir un sistema de aire acondicionado en el vehículo o sistema de batería, instale el evaporador del aire- sistema de acondicionamiento en el sistema de batería, y refrigerar El agente se evapora en el evaporador y elimina rápida y eficientemente el calor del sistema de batería, completando así el enfriamiento del sistema de batería. En la actualidad, el método de refrigeración por refrigeración directa se utiliza básicamente en turismos eléctricos, el más típico es el BMW i3 (i3 tiene dos métodos de refrigeración, refrigeración líquida y refrigeración directa).

escribir al final

La temperatura de la batería en un vehículo eléctrico puro afecta directamente a la seguridad de la batería, por lo que el sistema de gestión térmica de la batería es el eslabón al que más atención debemos prestar. Esto también se convertirá en uno de los puntos clave en la optimización de los vehículos eléctricos en el futuro.