Battery Thermal Management System (BTMS)
Battery Thermal Management System (BTMS) er et av kjernesystemene til et elektrisk kjøretøy, som direkte påvirker sikkerheten, ytelsen og levetiden til hele kjøretøyet.
I. Hvorfor batterier trenger termisk styring
Strømbatterier, spesielt litium-ionbatterier, er svært avhengig av driftstemperatur for ytelse, levetid og sikkerhet.
Optimalt driftsområde
Det ideelle driftstemperaturområdet for batterier er vanligvis mellom 15 grader og 40 grader, og det optimale området er omtrent 20 grader til 35 grader.
Farer ved høye temperaturer
For høye temperaturer (f.eks. over 60 grader) akselererer batterikapasiteten, øker den indre motstanden, og kan i ekstreme tilfeller utløse termisk løping, som fører til brann og eksplosjon.
Farer ved lav temperatur
For lave temperaturer reduserer frekvensen av interne kjemiske reaksjoner i batteriet, noe som resulterer i et kraftig fall i kapasitet og effekt, ladevansker og potensielt litiumavsetning, som skader batteriet.
Farer for temperaturforskjeller
Ujevn temperaturfordeling (for stor temperaturforskjell) mellom celler eller moduler i batteripakken fører til inkonsekvent ytelse, akselererer aldring av hele batteripakken og begrenser dens brukbare kapasitet.
Derfor har et effektivt termisk styringssystem som mål å opprettholde batteritemperaturen innenfor det optimale vinduet og minimere den maksimale temperaturforskjellen i batteripakken (ideelt mindre enn eller lik 3 grader).
II. Hvordan det termiske systemet fungerer
Det flytende termiske styringssystemet bruker sirkulerende kjølevæske som et medium for å spre varme eller varme opp batteriet.
Kjølefunksjon
Varmeabsorpsjon: Drevet av en elektrisk pumpe strømmer kjølevæsken gjennom flytende kjøleplater i batteripakken (vanligvis i kontakt med batterimodulene), og absorberer varmen som genereres av batteriet.
Varmespredning: Kjølevæsken med høy-temperatur, som har absorbert varme, pumpes til den fremre radiatoren (luft-avkjølt) eller utveksler varme med kjøretøyets klimaanlegg (via en kjølevarmeveksler), og sprer varmen til uteluften.
Sirkulasjon: Den avkjølte kjølevæsken strømmer tilbake inn i batteripakken, og begynner neste syklus.
Oppvarmingsfunksjon
Når batteritemperaturen er for lav, kan systemet varme opp kjølevæsken ved hjelp av en PTC-varmer (positiv temperaturkoeffisient termistor).
Den oppvarmede kjølevæsken strømmer gjennom de flytende kjøleplatene, og fungerer som en "varmtvannsflaske" for å varme opp batteriet.
Noen avanserte systemer kan også utnytte spillvarme generert av det elektriske drivsystemet, gjenvinne det gjennom platevarmevekslere for batterioppvarming, og dermed forbedre energieffektiviteten.
III. Nøkkelkomponenter i systemet
Et typisk flytende termisk styringssystem består hovedsakelig av følgende komponenter:
Flytende kjøleplate: Kjernevarmevekslerkomponenten i direkte kontakt med batterimodulen, vanligvis laget av aluminium med en intern strømningskanaldesign. Designet må balansere varmeavledningskraft, pålitelighet og lettvekt.
Kjølevæske: Krever høy varmeledningsevne, isolasjon (for å forhindre kortslutning), lav viskositet, et bredt driftstemperaturområde og god materialkompatibilitet. Etylenglykol-vannblandinger brukes ofte (forholdet justeres i henhold til frostvæskekravene), selv om rene organiske alkoholer og andre dielektriske væsker også brukes noen ganger.
Elektrisk pumpe: Gir strøm til kjølevæskesirkulasjon. Hastigheten kan ofte justeres for å oppnå-tilførsel etter behov og redusere energiforbruket.
varmeveksler(Kjøler): En varmeveksler som forbinder kjølevæskekretsen og klimaanleggets kjølekrets, brukt til å forbedre kjølingen.
Radiator: Plassert foran på kjøretøyet, sprer den varme fra kjølevæsken gjennom luftstrømmen.
Platevarmeveksler: Brukes til varmeveksling mellom ulike kretsløp, som for eksempel til spillvarmegjenvinning.
PTC-varmer: En enhet som varmer opp kjølevæsken når oppvarming er nødvendig.
Ventilhus (f.eks. treveis-ventil, magnetventil): Styrer strømningsretningen til kjølevæsken, og muliggjør bytte mellom forskjellige moduser (f.eks. veksling mellom kjøle- og varmemoduser, eller mellom forskjellige varmekilder).
Reservoar: Kompenserer for utvidelse og sammentrekning av kjølevæsken på grunn av temperaturendringer, og letter fylling og lufting.
Sensorer og kontrollenhet: Temperatursensorer overvåker batteri- og kjølevæsketemperaturen i sanntid. The Battery Management System (BMS) termisk styringskontroller er hjernen, som intelligent kontrollerer driften av aktuatorer som pumper, PTC-varmere, ventiler og klimaanleggkompressorer basert på temperatursignaler og kjøretøystatus ved hjelp av algoritmer.
