Die Leistung von Elektrobussen hängt stark von der Leistung von Strombatterien ab. Die Betriebstemperatur von Leistungsbatterien ist also stark mit ihrer Leistung und ihren Einflüssen ihres Lebens und ihrer Sicherheit korreliert. Das Temperaturmanagementsystem der Power -Batterien ist daher auch ziemlich wichtig.
Das thermische Management von Power -Batterien erfordert, sie bei niedrigen Temperaturen zu erhitzen und sie bei hohen Kühlung zu erhoben.
Arten von Batterie -Wärmemanagementsystemen
1.1 Batteriekühlmethoden
Zu den Kühlmethoden von Leistungsbatterien gehören hauptsächlich natürliche Luftkühlung, erzwungene Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und direkte Kühlkühlung.
-Worch Luftkühlung: Durch Einführung von Wind-, natürlicher Wind- oder Konvektionswind außerhalb des Fahrzeugs in das Batteriefach wird die Batteriestemperatur verringert.
-Bliquidenkühlend: Verlassen Sie sich auf den Luftauslass des Klimaanlagensystems oder auf das Kältemittel der unabhängigen Kühlgeräte, um das Kühlmittel abzukühlen, und transportieren Sie dann das Kühlmittel zum Wärmetauscher im Akku, um die Batteriezelle abzukühlen.
-Refrigerant Direktkühlung: Führen Sie direkt das Kältemittel der Kühlgeräte in den Wärmetauscher im Akku ein, um die Batteriezelle durch Wärmeleitung abzukühlen.
Der Vergleich verschiedener Kühlmethoden ist wie folgt:
◆ Natürliche Luftkühlung: Die Kühlleistung wird von der externen Umgebung beeinflusst. Das System erfordert keine zusätzliche Kontrolle, keinen Energieverbrauch, keinen kleinen Raum, geringen Kosten, ein zuverlässiger Prozess und ein geringes Risiko für Wasserwating.
◆ Zwangsluftkühlung: Die Kühlleistung ist durchschnittlich, das Systemvolumen ist groß, aber das Gewicht ist leicht, der Energieverbrauch ist gering, es ist einfach zu steuern, die Systemkosten sind gering, der Prozess ist zuverlässig und das Risiko eines Wasserwatens ist hoch.
◆Flüssigkühlung: Der Kühlungseffekt ist gut, das Systemvolumen ist moderat, das Steuerungsprinzip ist ausgereift und die Implementierungsschwierigkeit ist moderat. Diese Methode hat jedoch ein starkes System, einen hohen Energieverbrauch, die höchsten Kosten, die durchschnittliche Prozesszuverlässigkeit und ein hohes Risiko für Wasserwating. Derzeit ist die Flüssigkühlung die am häufigsten verwendete Kühllösung in der Branche.
◆Kältemittel direkte Kühlung: Der Kühlungseffekt ist das beste, das Systemvolumen ist gering, das Gewicht ist leicht, der Energieverbrauch ist gering, die Systemkosten sind moderat, aber die Kontrolle ist komplex, die technische Schwierigkeit ist hoch, die Prozesszuverlässigkeit ist hoch und das Risiko des Wasserwatens ist hoch. Gegenwärtig befindet sich die direkte Kühlkühlung noch in der Forschungsphase und wurde noch nicht weit verbreitet.
Obwohl die Wärmeaustauscheffizienz der direkten Kühlung des Kältemittels hoch ist, ist die Temperaturdifferenz an verschiedenen Stellen groß, wenn der Kältemittel im Akku verdampft, was die Temperaturgleichmäßigkeit der Batterie beeinflusst und somit die Lade- und Entladungsleistung verringert. Darüber hinaus ist der Leistungsbedarf von Bussen groß, die Anzahl der Akkus und die Rohrleitung des Kältemittel -Direktkühlsystems relativ komplex und es besteht das Risiko einer Leckage.
1.2 Batterieheizmethode
Gegenwärtig umfassen die gängigen Stromversorgungsmethoden hauptsächlich:
◆Elektroheizungsheizung: Integrieren Sie den elektrischen Heizfilm in den Akku, um die Batteriezelle direkt zu erwärmen.
- Wenn die Umgebungstemperatur höher als 0 ℃ ist, hat diese Methode einen guten Heizungseffekt, es ist keine zusätzliche Kontrolle erforderlich, niedriger Energieverbrauch, niedrige Kosten, geringfügigem Beruf und einfach zu implementieren.
- Wenn die Umgebungstemperatur niedriger als 0 ℃ ist, wird der Heizeffekt stark reduziert und normalerweise nicht verwendet.
◆Elektrische Flüssigkeitserwärmung: Schließen Sie einen elektrischen flüssigen Heizung in Reihe in der Wasserzirkulationsschleife des thermischen Managements der Batteriepackung an, um das Frostschutzmittel zu erwärmen, um die Batterietemperatur zu erhöhen.
- Diese Methode hat einen guten Heizungseffekt, eine moderate Systemgröße, weniger Raumbeschäftigung, ein ausgereiftes Kontrollprinzip, eine hohe Prozesszuverlässigkeit und eine geringe Schwierigkeit bei der Implementierung.
- Obwohl die Kosten relativ hoch sind, wird sie aufgrund seiner Stabilität und Effizienz derzeit in Batterieheizsystemen häufig eingesetzt.
Ob Winter oder Sommer, die normale Betriebstemperatur der Batterie beträgt 25 ℃ ± 5 ℃. Im Winter muss es von den thermischen Bewirtschaftungsgeräten der Batterie erhitzt werden, und die Zielwassertemperatur für die Erwärmung beträgt 25 ± 5 ℃. Im Sommer muss es vom BTMS -System abgekühlt werden, und die Zielwassertemperatur für die Kühlung beträgt auch 25 ° ± 5 ℃. Im Folgenden werden drei Arten von flüssiggekühlten (beheizten) thermischen Managementsystemen in Bussen eingebracht. Diese drei Arten des thermischen Batteriemanagements sind alle integrierte Heiz- und Kühlsysteme. Gemäß den Anforderungen der Verwendung und der Umgebungstemperatur von reinen elektrischen Bussen wird das Frostschutzmittel, wenn das System abgekühlt werden muss, direkt durch den Wärmetauscher der BTMS abgekühlt. Wenn das System erhitzt werden muss, erhitzt das im BTMS -Wasserzirkulationssystem angeschlossene PTC Electric Flüssigkeit Heizung das Frostschutzmittel.
Einfacher Einheitenformular
Systemzusammensetzung
Die einfache Einheit besteht hauptsächlich aus einem Plattenwärmetauscher, einer Wasserpumpe, einem Lüfter und einem PTC -Elektroflüssigkeitsheizung. Sein Prinzip ist in Abbildung 1 dargestellt und seine Zusammensetzung ist in Abbildung 2 dargestellt.
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1 - Plattenwärmetauscher
2、5 - Magnetventil
3、4 - Wassertemperatursensor;
6 - PTC -Heizung
7 - Fan
8 - Controller
9 - Wasserpumpe |
Arbeitsprinzip
Wenn das System ein Kühlsignal erhält, öffnet sich das Magnetventil 2 und das Magnetventil 5 schließt.
Die Lüfter und die Wasserpumpe beginnen zu laufen, kaltluft aus dem Klimaanlagen zu extrahieren und das Frostschutzmittel durch den Plattenwärmungsaustauscher innerhalb des Geräts abzukühlen.
Das abgekühlte Frostschutzmittel wird durch die Wasserpumpe in den Wärmetauscher innerhalb der Batterie transportiert, und die Wärme wird mit der Batteriezelle ausgetauscht, um die Batterietemperatur zu verringern.
Wenn das System ein Heizsignal erhält, schließt das Magnetventil 2 und das Magnetventil 5 öffnet sich.
Die PTC Electric Flüssigheizung und die Wasserpumpe im Gerät laufen, um das Frostschutzmittel im System zu erwärmen.
Das erhitzte Frostschutzmittel zirkuliert in den Wärmetauscher innerhalb des Akkus und erhöht die Batterietemperatur durch Wärmeleitung.
Zusätzlich zu den Heiz- und Kühlfunktionen hat die wassergekühlte Einheit auch eine Selbstverkleidung, um die Temperaturdifferenz innerhalb der Batterie zu verringern.
Wenn das BTMS einen Selbstverkleidungsbefehl sendet, läuft die PTC-Heizung und der Lüfter nicht mehr, aber die Wasserpumpe funktioniert weiterhin, und das Frostschutzmittel zirkuliert in der Wasserkreislauf, um eine gleichmäßige Batterietemperatur zu gewährleisten.
Merkmale und Anwendungsumfang
✅ Vorteile
Einfache Struktur und niedrige Kosten.
Besitzen Sie grundlegende Kühl-, Heiz- und Selbstverkleidungsfunktionen.
❌ Einschränkungen
Verlassen Sie sich auf die Kabinenklimaanlage, um kalte Luft bereitzustellen, die durch den Betriebsstatus des Klimaanlagensystems stark beeinflusst wird.
Die Kühlkapazität ist begrenzt. Aufgrund des Fehlens eines unabhängigen Kühlsystems beträgt die Kühlleistung normalerweise weniger als 2 kW, was schwierig ist, die Bedürfnisse von Hochleistungsbatterien zu erfüllen.
Es eignet sich für langsame Batterien mit niedriger Ratenladung und -abladung und wird häufig in Hybridbussen verwendet, jedoch nicht für reine elektrische Busse mit strengeren Temperaturkontrollanforderungen.
Nicht unabhängige Einheitsform
Systemzusammensetzung und Arbeitsprinzip
Die nicht unabhängige Einheit verwendet das Kältemittel des Klimaanlagensystems, um die Temperatur der Batterie zu steuern, ohne dass ein separates Kühlsystem erforderlich ist. Seine Zusammensetzung ist in der Abbildung dargestellt.
- Verdampfer 1: Die Kabinenklimaverdampfer bietet kalten Luft für den Beifahrerbereich.
-Verdampfer 2: Der Wasserverdampfer der wassergekühlten Einheit ist für die Abkühlung des Frostschutzmittels verantwortlich und liefert das Frostschutzmittel mit niedrigem Temperatur an den Batterie-Wärmetauscher, um die Batterietemperatur zu reduzieren.
- Kühlkreis: Zwei Verdampfer sind parallel angeschlossen, wodurch Schlüsselkomponenten wie Kompressor, Kondensator und Trocknungsflasche geteilt werden. Der Kältemittelfluss wird durch Magnetventile 1 und 2 gesteuert, und die Expansionsventile 1 und 2 sind für die Regulierung des Flusses der beiden Kältemittel verantwortlich.
Kühlmodus
- Magnetventil 2 wird geöffnet, und das Kältemittel tritt in Verdampfer 2 ein, um Wärme mit dem Frostschutzmittel auszutauschen, um das Frostschutzmittel abzukühlen.
- Das Frostschutzmittel mit niedrigem Temperatur zirkuliert in den Batteriepack-Wärmetauscher, um die Batterietemperatur zu verringern.
Heizmodus
- Magnetventil 2 ist geschlossen, die Wasserpumpe und die PTC Electric Liquid Heizung werden begonnen, und das Frostschutzmittel tritt in den Batterie -Wärmetauscher ein, nachdem er erhitzt wurde, um die Batterie zu erwärmen.
Selbstverkleidungsmodus
- Magnetventil 2 ist geschlossen, die PTC hört auf, nur die Wasserpumpe läuft, und das Frostschutzmittel zirkuliert in der Wasserkreislauf, um die Batterietemperatur auszugleichen und übermäßige Temperaturdifferenz zu verhindern.
Merkmale und Anwendungsumfang
✅ Vorteile
- Es ist kein zusätzliches Kühlsystem erforderlich, wodurch die Kosten für die Geräte gesenkt werden.
-Starke Kühlkapazität (≥ 6 kW), geeignet für reine elektrische Busse mit hochrate schnellen Batterien.
❌ Einschränkungen
- Beeinflusst die Abkühlung des Passagierbereichs, und die Umleitung des Kältemittels wird den Klimaanlageneffekt schwächen und die Systemlast erhöht.
- Die Systemanpassung ist komplex, und die Klimaanlagenhersteller und -modelle verschiedener Modelle sind nicht festgelegt, wodurch es schwierig ist, die Wasserkühleinheit mit der Klimaanlage anzupassen.
- Die Installation ist begrenzt.
- Die Steuerlogik ist komplex, und der Kühlbedarf der Batterie und das Fahrzeugklimaanlagen muss koordiniert werden, und die Steuerungsstrategieanforderungen sind hoch.
Anwendbare Szenarien:
- gilt für schnell aufladende Batterien mit hohen Ladungs- und Entladungsraten.
- Geeignet für reine elektrische Busse mit hohen Anforderungen für die Kühlkapazität (≥ 6 kW).
Unabhängige Einheitsform
Systemprinzip und Struktur
Die unabhängige Einheit entspricht einem kleinen reinen elektrischen Klimaanlage mit einem unabhängigen und vollständigen Kühlsystem. Der Hauptunterschied liegt in der Struktur des Verdampfers:
- Der Verdampfer der gewöhnlichen Klimaanlage wird für den Wärmeaustausch zwischen der Klimaanlage und der Luft verwendet.
- Der Verdampfer der unabhängigen Einheit wird für den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel der Klimaanlage und dem Frostschutzmittel verwendet.
- Dieser einzigartige Wärmetauscher nimmt im Allgemeinen eine Hülle-und-Röhrchen-Struktur an, in der:
- Das Innenrohr überträgt das Kältemittel;
- Das äußere Rohr überträgt das Kühlwasser;
- Flossen werden zwischen den beiden Rohreschichten verteilt, um den Wärmeaustauschbereich zu erhöhen und den Wärmeaustauscheffizienz zu verbessern.
- Es gibt zwei Designformulare für unabhängige Einheiten:
- Integriertes Design
- geteiltes Design
Arbeitsprinzip
Kühlmodus
- Nachdem das System das Kühlsignal erhalten hat, startet es die Lüfter- und Wasserpumpe.
- Der Kältemittel tauscht Wärme mit dem Frostschutzmittel durch den Plattenwärmetauscher aus, um die Temperatur des Frostschutzmittels zu verringern.
- Das Frostschutzmittel tritt durch die Wasserpumpenzirkulation in den Batterie -Wärmetauscher ein, um die Batteriekühlung zu erzielen.
Heizmodus
- Nachdem das System das Heizsignal erhalten hat, startet es die PTC Electric Flüssigkeit Heizung und die Wasserpumpe.
- Nachdem das Frostschutzmittel erhitzt wurde, fließt es in den Wärmetauscher innerhalb der Batterie, um die Batterietemperatur durch Wärmeaustausch zu erhöhen.
Merkmale und Anwendungsumfang
✅ Vorteile
- Unabhängiges System, das nicht von der Kühlung der Klimaanlage beeinflusst wird, kann schnell auf Änderungen der Batterietemperatur reagieren.
- Flexible Layout kann nach Bedarf eingestellt werden, um unterschiedliche Kühlbedürfnisse zu erfüllen.
- Die Kontrolllogik ist einfach, da ein unabhängiges Kühlsystem vorhanden ist, müssen die Kühlbedürfnisse der Passagierbereichklimaanlage nicht berücksichtigt werden.
- Die Kühlkapazität ist einstellbar, normalerweise über 2 kW und für Hybrid- oder reine elektrische Busse mit hochrate schnellen Ladebatterien geeignet.
❌ Einschränkungen
- Im Vergleich zum nicht unabhängigen Einheitssystem verfügt die unabhängige Einheit über einen zusätzlichen Satz von Kompressoren und Kondensatoren für die unabhängige Kühlung und die Kosten sind geringfügig höher. Da es sich jedoch um ein unabhängiges System handelt, ist die Steuerlogik einfacher als die der nicht unabhängigen Einheit.
Anwendbare Szenarien:
- Anwendung für schnell aufladende Batterien mit hohen Batterieladungs- und Ausflussraten wie Hybridbussen und reinen elektrischen Bussen.
Abschluss
Als Schlüsselkomponente von elektrischen Bussen beeinflusst die BTMS direkt die Leistung, Sicherheit und Lebensdauer der Strombatterie. Daher ist es bei der Gestaltung und Entwicklung von elektrischen Bussen sehr wichtig, ein tiefes Verständnis und die Beherrschung der Struktur und des Arbeitsprinzips von thermischen Managementgeräten zu haben. Dies hilft nicht nur, die Gesamteffizienz des Fahrzeugs zu verbessern, sondern stellt auch die langfristige Zuverlässigkeit der Batterie sicher, wodurch der Betrieb des Fahrzeugs stärker unterstützt wird.Erfahren Sie mehr über das Thermal -Management -System von Guchen Battery
