Quattro principali tecnologie di raffreddamento per i sistemi di gestione termica delle batterie
Rispetto ai chip che generano più calore nei prodotti elettronici, il componente riscaldante dei veicoli elettrici è la batteria di alimentazione. Pertanto, la ricerca sulla tecnologia di gestione termica per le batterie di potenza è uno dei progetti più cruciali sia per i produttori di batterie che per le aziende automobilistiche.
Il modo più primitivo della tecnologia di dissipazione del calore è attraverso il raffreddamento ad aria, che può essere suddiviso in due tipi: raffreddamento attivo e raffreddamento passivo. Sia la dissipazione del calore attiva che quella passiva utilizzano l'aria per portare via il calore. La dissipazione passiva del calore è relativamente semplice e consiste principalmente di prese d'aria, vie di ventilazione e uscite d'aria. Quando il veicolo è in movimento, il calore viene dissipato dal contatto tra l'aria e la batteria.
Tuttavia, il più grande svantaggio della dissipazione passiva del calore è la sua insufficiente efficienza di dissipazione del calore. Una volta aumentata la potenza in ingresso/uscita della batteria, la generazione di calore aumenta e l’effetto è trascurabile. Ad esempio, durante la ricarica, come può il veicolo dissipare il calore senza guidare? Pertanto, la dissipazione attiva del calore migliora il flusso d'aria e migliora la dissipazione del calore aggiungendo ventole e altri dispositivi per aspirare l'aria.
La tecnologia di raffreddamento a liquido ha un effetto di dissipazione del calore migliore rispetto all'aria, che scambia calore con la batteria di alimentazione attraverso tubi del refrigerante distribuiti all'interno o sulla superficie della batteria, con conseguente dissipazione del calore più efficiente. La dissipazione del calore del raffreddamento a liquido si ottiene posizionando i tubi del refrigerante o le piastre di raffreddamento (con refrigerante all'interno) direttamente all'interno della batteria di alimentazione, quindi utilizzando i componenti pertinenti per consentire al refrigerante di fluire e rimuovere il calore interno della batteria. La chiave per la dissipazione del calore del raffreddamento a liquido è anche un punto che influenza direttamente l'effetto di dissipazione del calore della batteria di alimentazione, che risiede nella progettazione, nella posa e nella direzione del flusso della tubazione del liquido di raffreddamento. Solo formando un percorso di riflusso ragionevole e ottenendo una dissipazione del calore uniforme è possibile mantenere la dissipazione del calore complessiva della batteria a un livello di temperatura uniforme, senza che alcune temperature siano troppo basse e altre troppo alte, il che influirà sulla salute della batteria.
Negli ultimi anni è emerso un metodo di dissipazione passiva del calore: la tecnologia di dissipazione del calore del materiale a cambiamento di fase. I materiali a cambiamento di fase sono materiali di raffreddamento che possono assorbire o rilasciare una grande quantità di calore durante il cambiamento di fase e possono mantenere una temperatura costante per controllare la temperatura circostante. Il materiale a cambiamento di fase più comune nella nostra vita è senza dubbio l’acqua. Quando la temperatura scende a 0 grado C, l'acqua cambia da liquida a solida (congelandosi e rilasciando calore); Quando la temperatura è superiore a 0 gradi C, l'acqua cambia da solida a liquida (assorbimento del calore di dissoluzione).
Oltre ai tre metodi di dissipazione del calore sopra menzionati, esiste anche una tecnologia di raffreddamento attiva: il raffreddamento termoelettrico, una tecnologia di conversione dell'energia che utilizza l'effetto Peltier dei materiali semiconduttori per ottenere il raffreddamento o il riscaldamento. Dopo il collegamento a un'alimentazione CC, il calore su un'estremità del dispositivo di refrigerazione termoelettrico verrà assorbito, con conseguente diminuzione della temperatura, mentre la temperatura sull'altra estremità aumenterà contemporaneamente; Inoltre questo fenomeno è completamente reversibile, poiché cambiando la direzione della corrente si può trasferire calore nella direzione opposta.
Essendo la tecnologia più classica, la tecnologia di raffreddamento ad aria non è più in grado di soddisfare le esigenze di raffreddamento delle batterie di alimentazione ed è stata sostituita dalla tecnologia di raffreddamento a liquido. Il raffreddamento a liquido è diventato la tecnologia di raffreddamento più matura e ampiamente utilizzata per le batterie di potenza. Tuttavia, con l’aumento del calore della batteria, della potenza della batteria e della velocità di ricarica, il raffreddamento a liquido non sarà gradualmente in grado di soddisfare le esigenze di dissipazione del calore della batteria. Pertanto, la tecnologia emergente di dissipazione del calore dei materiali a cambiamento di fase e la tecnologia di raffreddamento termoelettrico hanno un grande potenziale, ma entrambe devono essere combinate con altre tecnologie per ottenere i migliori risultati. Al momento, non esiste una tecnologia di dissipazione del calore di altissima qualità e la futura tendenza tecnologica combinerà più tecnologie di dissipazione del calore per soddisfare le diverse esigenze di dissipazione del calore.
