Termisk hantering av batterisystem
Termisk hantering av batterieromfattar främst kyla, uppvärmning och temperaturutjämning. Kylnings- och värmefunktioner anpassar sig främst efter den potentiella påverkan av extern omgivningstemperatur på batteriet. Temperaturutjämning minskar temperaturskillnaderna inom batteripaketet, vilket förhindrar snabb batterinedbrytning orsakad av överhettning i vissa områden.
Generellt är metoder för batterikylning huvudsakligen indelade i tre kategorier: luftkylning, vätskekylning och direktkylning. Luftkylning använder naturlig luft eller kylluft från kupén för att uppnå värmeväxling och kylning över batteriytan. Vätskekylning använder vanligtvis oberoende kylvätskerör för att värma eller kyla kraftbatteriet; detta är för närvarande den vanliga kylmetoden, som används i Tesla- och Volt-batterier. Direktkylningssystem eliminerar behovet av separata kylrör för kraftbatteriet, direkt med hjälp av köldmedium för att kyla det.
1. Luftkylningssystem
Tidiga kraftbatterier använde ofta luftkylning på grund av sin mindre kapacitet och energitäthet. Luftkylning är indelad i två huvudkategorier: naturlig luftkylning och forcerad luftkylning (med en fläkt), utnyttjande av naturlig luft eller kall luft från kupén för att kyla batteriet.
För närvarande är 48V-batterierna i 48V mildhybridfordon i allmänhet placerade i passagerarutrymmet och kylda med luft. Luft-kylsystem är relativt enkla i struktur, tekniskt mogna och låga i kostnad. På grund av luftens begränsade värmeavledningskapacitet är emellertid deras värmeväxlingseffektivitet låg, vilket resulterar i dålig inre temperaturjämnhet och svårighet att exakt kontrollera batteritemperaturen. Därför är luft-kylsystem i allmänhet lämpliga för applikationer med korta körsträckor och lätta fordon.
2. Vätskekylsystem
Vätskekylning innebär att man använder en kylvätska för att utbyta värme med batteriet. Kylmedel är uppdelade i två typer: de som kan komma i direkt kontakt med battericellerna (silikonolja, ricinolja etc.) och de som kommer i kontakt med cellerna genom vattenkanaler (vatten och etylenglykol, etc.); för närvarande är en blandning av vatten och etylenglykol vanligare. Vätskekylningssystem inkluderar vanligtvis en kylare kopplad till kylcykeln, som använder kylmediet för att avlägsna värme från batteriet. Kärnkomponenterna är kompressorn, kylaren och vattenpumpen. Kompressorn, som kraftkälla för kylning, bestämmer värmeväxlingskapaciteten för hela systemet. Kylaren underlättar värmeväxlingen mellan köldmediet och kylvätskan, och mängden värmeväxling bestämmer direkt kylvätsketemperaturen. Vattenpumpen bestämmer flödet av kylvätskan i rören; ett snabbare flöde ger bättre värmeväxlingsprestanda och vice versa.
Vätskekylsystem ger större flexibilitet. Kylkanaler kan installeras mellan batterimoduler (för närvarande mainstream-metoden), kylplattor kan användas i botten av batteriet, eller så kan cellerna eller modulerna sänkas ner i kylvätska. Fördelarna med vätskekylningssystem inkluderar höga värmeöverföringskoefficienter, snabba flödeshastigheter, god temperaturjämnhet och exakt temperaturkontroll. Nackdelar inkluderar systemkomplexitet, höga tätningskrav, kylsystemet står för en betydande del av batteripaketets vikt och relativt höga kostnader.