Technológia tepelného manažmentu batérie
Tepelný manažment je proces, v ktorom batérie a ďalšie komponenty využívajú metódy vykurovania alebo chladenia na reguláciu a riadenie teploty a teplotného rozdielu cieľového objektu. Medzi základné princípy tepelného manažmentu patrí vedenie tepla, prenos tepla konvekciou alebo tepelné žiarenie, pričom všetky zahŕňajú teplotné rozdiely. Preto proces tepelného manažmentu vyžaduje spotrebu energie na vytvorenie teplotného rozdielu medzi cieľovým objektom a vonkajším prostredím. Jeho aplikačné scenáre sú veľmi rôznorodé a je široko používaný v odvetviach, ako je priemysel, komunikácia, spotrebná elektronika, servery, skladovanie energie, nové energetické vozidlá atď. Má veľmi pozitívny vplyv na normálnu a stabilnú prevádzku súvisiacich zariadení. alebo elektronické komponenty. S rýchlym rozvojom príbuzných odvetví bude čoraz viac cenené aj odvetvie tepelného hospodárstva.
Dôležitosť tepelného manažmentu:
1. Tepelný manažment môže zabrániť prehriatiu a poruchám systému. S rýchlym vývojom aplikačných scenárov súvisiacich s tepelným manažmentom sa funkcie súvisiacich zariadení zvyšujú a prevádzka komponentov akumuluje veľké množstvo tepla. Nadmerná akumulácia tepla môže viesť k poškodeniu elektronických komponentov, zníženiu výkonu zariadenia a dokonca aj kolapsu celého systému. Zavedením primeraných opatrení tepelného manažmentu možno teplo efektívne rozptýliť, čím sa zabezpečí, že systém bude fungovať v rámci vhodného teplotného rozsahu a zlepší sa spoľahlivosť systému.
2. Prostredníctvom tepelného manažmentu možno výrazne zvýšiť výkon a životnosť zariadení. Ak si vezmeme ako príklad bežne používané mobilné telefóny, vďaka kompaktnému usporiadaniu vnútornej štruktúry telefónov medzi rôznymi elektronickými komponentmi nie sú takmer žiadne medzery. Ak sa teplo z batérie a procesora nepodarí odviesť včas, ovplyvní to rôzne teploty ostatných komponentov, čím sa naruší koordinovaná práca rôzneho hardvéru, čo ovplyvní nielen výkon zariadenia, ale aj životnosť telefónu.
3. Z pohľadu nevyhnutnosti bezpečnosti. Systémy tepelného manažmentu sú nevyhnutné v príbuzných odvetviach. Ak si vezmeme ako príklad odvetvie skladovania energie, so zvyšujúcim sa rozsahom staníc na ukladanie energie a zvyšovaním počtu a výkonu batérií sa počas prevádzky akumuluje veľké množstvo tepla. Ak sa nedosiahne účinné a včasné odvádzanie tepla, povedie to k vážnym následkom tepelného úniku. Preto má efektívny tepelný manažment veľký význam pre bezpečnosť.
4. Tepelný manažment môže zlepšiť efektívnosť využitia energie. V nových energetických vozidlách môžu vysoké alebo nízke pracovné prostredie ovplyvniť výkon batérie, a tým ovplyvniť dojazd nových energetických vozidiel. Prostredníctvom rozumných a účinných stratégií tepelného manažmentu je možné udržiavať pracovnú teplotu na primeranej teplote, znížiť spotrebu energie a znížiť prevádzkové náklady.
Typy technológií tepelného manažmentu pre nové energetické batérie:
Chladenie vzduchom je bežný a jednoduchý spôsob odvodu tepla, ktorý využíva prirodzené prúdenie vzduchu alebo ventilátory na odvádzanie tepla absorbovaného radiátorom. Má výhody nízkej ceny, jednoduchej inštalácie, spoľahlivosti a ľahkej údržby, ale je výrazne ovplyvnený životným prostredím a rané aplikácie elektrických vozidiel boli bežnejšie.
Kvapalinové chladenie možno rozdeliť na chladenie kvapalinou so studenou doskou a chladenie ponornou kvapalinou. Chladiaca doska kvapalinou chladenia je nepriamy spôsob rozptylu tepla, ktorý využíva chladivo v studenej doske na výmenu tepla s batériou kontaktovaním chladiacej dosky a odoberaním tepla cez chladiaci kanál. Ponorné kvapalinové chladenie je metóda rozptylu tepla, ktorá zahŕňa ponorenie batériových modulov do izolačnej chladiacej kvapaliny na výmenu tepla. Kvapalinové chladenie má výhody, ako je vysoká účinnosť prenosu tepla a rovnomerná intenzita tepla, ale jeho cena je relatívne vysoká.
Priame chladenie chladivom je použitie chladiva z klimatizačného systému vozidla na priame prúdenie chladiva do výparníka vo vnútri batérie. Chladivo sa odparuje vo výparníku a efektívne odoberá teplo batériovému systému. Tento dizajn je jednoduchý a ľahko rozoberateľný, s nízkymi nákladmi na údržbu v neskoršom štádiu. Priame vykurovanie však nie je možné a je potrebné doplniť ďalšie vykurovacie systémy.
Materiály s fázovou zmenou možno rozdeliť do troch typov: materiály s anorganickou fázovou zmenou, organické materiály s fázovou zmenou a kompozitné materiály s fázovou zmenou. Proces absorpcie a uvoľňovania tepla so stabilnou teplotou systému môže dosiahnuť približný efekt konštantnej teploty a používa sa v mnohých oblastiach. Má jednoduchú štruktúru, malú hmotnosť a obrovské vlastnosti latentného tepla, ale vysoké náklady na výmenu a zlú stabilitu.
S rozvojom príbuzných odvetví, dôležitosťou spotreby energie a bezpečnosti zo strany príslušných oddelení a požiadavkami zákazníkov na stabilitu súvisiacich produktov je tepelný manažment výrobcami čoraz viac oceňovaný. Jeho charakteristika udržiavania stability systému, zvyšovania výkonu, zvyšovania bezpečnosti a znižovania nákladov sú tiež obľúbené odborníkmi v tomto odvetví. Preto sa s neustálym vývojom súvisiacej materiálovej technológie bude uplatňovať stále viac riešení a budú sa ďalej rozširovať aplikačné scenáre tepelného manažmentu.
