Štiri glavne hladilne tehnologije za sisteme toplotnega upravljanja baterij
V primerjavi s čipi, ki proizvajajo največ toplote v elektronskih izdelkih, je grelna komponenta električnih vozil baterija. Zato je raziskava tehnologije upravljanja toplote za električne baterije eden najpomembnejših projektov tako za proizvajalce baterij kot za avtomobilska podjetja.
Najbolj primitiven način tehnologije odvajanja toplote je zračno hlajenje, ki ga lahko razdelimo na dve vrsti: aktivno hlajenje in pasivno hlajenje. Tako aktivno kot pasivno odvajanje toplote uporabljata zrak za odvajanje toplote. Pasivno odvajanje toplote je razmeroma preprosto, sestavljeno je predvsem iz dovodov zraka, prezračevalnih poti in izhodov zraka. Ko se vozilo premika, se toplota odvaja zaradi stika zraka in akumulatorja.
Vendar pa je največja pomanjkljivost pasivnega odvajanja toplote njegova nezadostna učinkovitost odvajanja toplote. Ko se vhodna/izhodna moč baterije poveča, se proizvodnja toplote poveča, učinek pa je zanemarljiv. Na primer, kako lahko vozilo med polnjenjem odvaja toploto brez vožnje? Zato aktivno odvajanje toplote poveča pretok zraka in izboljša odvajanje toplote z dodajanjem ventilatorjev in drugih naprav za sesanje zraka.
Tehnologija hlajenja s tekočino ima boljši učinek odvajanja toplote kot zrak, ki izmenjuje toploto z baterijo prek cevi za hladilno tekočino, razporejenih znotraj ali na površini baterije, kar ima za posledico učinkovitejše odvajanje toplote. Odvajanje toplote pri hlajenju s tekočino se doseže z namestitvijo cevi za hladilno tekočino ali hladilnih plošč (s hladilno tekočino v notranjosti) neposredno v napajalno baterijo in nato z uporabo ustreznih komponent, ki omogočajo pretok hladilne tekočine in odvzem notranje toplote baterije. Ključ do odvajanja toplote pri hlajenju s tekočino je tudi točka, ki neposredno vpliva na učinek odvajanja toplote akumulatorske baterije, ki leži v zasnovi, polaganju in smeri pretoka cevovoda za hladilno tekočino. Samo z oblikovanjem primerne refluksne poti in doseganjem enakomernega odvajanja toplote se lahko celotno odvajanje toplote napajalne baterije vzdržuje na enakomerni temperaturni ravni, ne da bi bile nekatere temperature prenizke in druge previsoke, kar bi vplivalo na zdravje baterije.
V zadnjih letih se je pojavila metoda pasivnega odvajanja toplote – tehnologija odvajanja toplote materiala s spremembo faze. Materiali za spreminjanje faze so hladilni materiali, ki lahko absorbirajo ali sprostijo veliko količino toplote med spremembo faze in lahko vzdržujejo konstantno temperaturo za nadzor temperature okolice. Najpogostejši fazno spreminjajoči se material v našem življenju je nedvomno voda. Ko temperatura pade na 0 stopinj C, se voda spremeni iz tekoče v trdno (zamrzne in sprošča toploto); Ko je temperatura nad 0 stopinj C, se voda spremeni iz trdne v tekočo (absorpcija toplote raztapljanja).
Poleg zgornjih treh metod odvajanja toplote obstaja tudi tehnologija aktivnega hlajenja - termoelektrično hlajenje, tehnologija pretvorbe energije, ki uporablja Peltierjev učinek polprevodniških materialov za doseganje hlajenja ali ogrevanja. Po priključitvi na enosmerno napajanje se toplota na enem koncu termoelektrične hladilne naprave absorbira, kar povzroči znižanje temperature, medtem ko se bo temperatura na drugem koncu hkrati povečala; Poleg tega je ta pojav popolnoma reverzibilen, saj lahko sprememba smeri toka prenese toploto v nasprotno smer.
Kot najbolj klasična tehnologija tehnologija zračnega hlajenja ne more več zadostiti hlajenju električnih baterij in jo je nadomestila tehnologija hlajenja s tekočino. Tekočinsko hlajenje je postalo najbolj zrela in široko uporabljena tehnologija hlajenja za električne baterije. Vendar s povečanjem toplote baterije, moči baterije in hitrosti polnjenja tekoče hlajenje postopoma ne bo moglo zadovoljiti potreb po odvajanju toplote baterije. Zato imata nastajajoča tehnologija odvajanja toplote materiala s fazno spremembo in tehnologija termoelektričnega hlajenja velik potencial, vendar je treba obe kombinirati z drugimi tehnologijami, da bi dosegli najboljše rezultate. Trenutno ni absolutno visokokakovostne tehnologije odvajanja toplote, prihodnji tehnološki trend pa bo združeval več tehnologij odvajanja toplote, da bi izpolnili različne potrebe po odvajanju toplote.
