Battery Thermal Management System (BTMS)
Battery Thermal Management System (BTMS) är ett av kärnsystemen i ett elfordon, som direkt påverkar säkerheten, prestandan och livslängden för hela fordonet.
I. Varför batterier behöver termisk hantering
Strömbatterier, särskilt litium-jonbatterier, är starkt beroende av driftstemperaturen för prestanda, livslängd och säkerhet.
Optimalt arbetsområde
Det ideala driftstemperaturintervallet för batterier är vanligtvis mellan 15 grader och 40 grader, med det optimala området ungefär 20 grader till 35 grader.
Risker med hög temperatur
Alltför höga temperaturer (t.ex. överstigande 60 grader) accelererar batterikapacitetens försämring, ökar det interna motståndet och kan i extrema fall utlösa termisk rusning, vilket leder till brand och explosion.
Faror vid låga temperaturer
Alltför låga temperaturer minskar hastigheten för interna kemiska reaktioner i batteriet, vilket resulterar i en kraftig minskning av kapacitet och effekt, laddningssvårigheter och potentiellt litiumavlagring, vilket skadar batteriet.
Temperaturskillnadsrisker
Ojämn temperaturfördelning (för stor temperaturskillnad) mellan celler eller moduler i batteripaketet leder till inkonsekvent prestanda, accelererar åldrandet av hela batteripaketet och begränsar dess användbara kapacitet.
Därför syftar ett effektivt värmehanteringssystem till att hålla batteritemperaturen inom sitt optimala fönster och minimera den maximala temperaturskillnaden i batteripaketet (helst Mindre än eller lika med 3 grader).
II. Hur det termiska systemet fungerar
Det flytande värmehanteringssystemet använder cirkulerande kylvätska som ett medium för att avleda värme eller värma batteriet.
Kylfunktion
Värmeabsorption: Driven av en elektrisk pump strömmar kylvätskan genom flytande kylplattor i batteripaketet (vanligtvis i kontakt med batterimodulerna), och absorberar värmen som genereras av batteriet.
Värmeavledning: Kylarvätskan med hög-temperatur, som har absorberat värme, pumpas till den främre kylaren (luft-kyld) eller utbyter värme med fordonets luftkonditioneringssystem (via en kylvärmeväxlare), och leder bort värmen till utomhusluften.
Cirkulation: Den kylda kylvätskan rinner tillbaka in i batteripaketet och börjar nästa cykel.
Värmefunktion
När batteritemperaturen är för låg kan systemet värma kylvätskan med en PTC-värmare (positiv temperaturkoefficient termistor).
Den uppvärmda kylvätskan strömmar genom de flytande kylplattorna och fungerar som en "varmvattenflaska" för att värma batteriet.
Vissa avancerade system kan också utnyttja spillvärme som genereras av det elektriska drivsystemet, återvinna den genom plattvärmeväxlare för batteriuppvärmning, vilket förbättrar energieffektiviteten.
III. Huvudkomponenter i systemet
Ett typiskt vätskevärmehanteringssystem består huvudsakligen av följande komponenter:
Vätskekylplatta: Kärnvärmeväxlingskomponenten i direkt kontakt med batterimodulen, vanligtvis gjord av aluminium med en inre flödeskanaldesign. Dess design måste balansera värmeavledningskraft, tillförlitlighet och lättvikt.
Kylvätska: Kräver hög värmeledningsförmåga, isolering (för att förhindra kortslutning), låg viskositet, ett brett driftstemperaturområde och god materialkompatibilitet. Etylenglykol-vattenblandningar används ofta (förhållandet justeras enligt kraven på frostskyddsmedel), även om rena organiska alkoholer och andra dielektriska vätskor ibland också används.
Elektrisk pump: Ger kraft för kylvätskecirkulation. Dess hastighet är ofta justerbar för att uppnå-on-demand utbud och minska energiförbrukningen.
Värmeväxlare(Kylare): En värmeväxlare som förbinder kylvätskekretsen och luftkonditioneringens kylkrets, som används för att förbättra kylningen.
Kylare: Den är placerad framtill på fordonet och leder bort värme från kylvätskan genom luftflödet.
Plattvärmeväxlare: Används för värmeväxling mellan olika kretsar, till exempel för spillvärmeåtervinning.
PTC-värmare: En enhet som värmer kylvätskan när uppvärmning krävs.
Ventilhus (t.ex. trevägsventil, magnetventil): Styr kylvätskans flödesriktning, vilket möjliggör växling mellan olika lägen (t.ex. växling mellan kyl- och värmelägen, eller mellan olika värmekällor).
Reservoar: Kompenserar för expansion och sammandragning av kylvätskan på grund av temperaturförändringar, och underlättar fyllning och blödning.
Sensorer och styrenhet: Temperatursensorer övervakar batteri- och kylvätsketemperaturen i realtid. Battery Management System (BMS) termisk styrenhet är hjärnan som intelligent styr driften av ställdon som pumpar, PTC-värmare, ventiler och luftkonditioneringskompressorer baserat på temperatursignaler och fordonsstatus med hjälp av algoritmer.
