전기 버스의 성능은 전원 배터리의 성능에 달려 있습니다. 따라서 전력 배터리의 작동 온도는 성능과 높은 상관 관계가 있으며 수명과 안전에도 영향을 미칩니다. 따라서 전력 배터리의 온도 관리 시스템도 다소 중요합니다.
전력 배터리의 열 관리는 저온에서 가열하고 높은 곳에서 냉각해야합니다.
1.1 배터리 냉각 방법
전력 배터리의 냉각 방법에는 주로 천연 공기 냉각, 강제 공기 냉각, 액체 냉각 및 냉매 직접 냉각이 포함됩니다.
-강제 공기 냉각: 에어컨 바람, 자연 바람 또는 대류 바람을 차량 밖에서 배터리 실에 도입함으로써 배터리 온도가 줄어 듭니다.
-수동 냉각: 냉각수를 식히기 위해 에어컨 시스템의 공기 콘센트 또는 독립 냉장 장비의 냉매에 의존 한 다음 냉각수를 배터리 팩의 열교환기로 운반하여 배터리 셀을 식히십시오.
-직접적인 직접 냉각: 냉장 장비의 냉매를 배터리 팩의 열교환 기에 직접 소개하여 열 전도에 의해 배터리 셀을 식히십시오.
다른 냉각 방법의 비교는 다음과 같습니다.
◆ 천연 공기 냉각: 냉각 성능은 외부 환경의 영향을받으며 시스템은 추가 제어, 에너지 소비, 소규모 우주 점령, 저렴한 비용, 신뢰할 수있는 프로세스 및 물약의 위험이 낮습니다.
◆ 강제 공기 냉각: 냉각 성능은 평균적이고 시스템 부피는 크지 만 무게는 가볍고 에너지 소비는 낮으며 제어하기 쉽고 시스템 비용이 낮으며 공정이 신뢰할 수 있으며 물이 wading의 위험이 높습니다.
◆액체 냉각: 냉각 효과가 좋고, 시스템 볼륨이 적당하고, 제어 원리가 성숙하며, 구현 난이도는 중간 정도입니다. 그러나이 방법은 무거운 시스템, 높은 에너지 소비, 최고 비용, 평균 공정 신뢰성 및 물약의 위험이 높습니다. 현재 액체 냉각은 업계에서 가장 널리 사용되는 냉각 솔루션입니다.
◆냉매 직접 냉각: 냉각 효과는 최고이며, 시스템 부피는 작고, 무게는 가볍고, 에너지 소비는 낮으며, 시스템 비용은 적당하지만 제어는 복잡하고 기술 난이도가 높고 프로세스 신뢰성이 높으며 물의 위험이 높습니다. 현재 냉매 직접 냉각은 여전히 연구 단계에 있으며 아직 널리 사용되지 않았습니다.
냉매 직접 냉각의 열 교환 효율이 높지만 배터리 팩에서 냉매가 증발 할 때 다양한 장소의 온도 차이가 크기 때문에 배터리의 온도 균일 성에 영향을 미쳐 충전 및 배출 성능이 줄어 듭니다. 또한 버스의 전력 수요는 크고 배터리 팩의 수가 많으며 냉매 직접 냉각 시스템의 파이프 라인 레이아웃은 비교적 복잡하며 누출 위험이 있습니다.
1.2 배터리 가열 방법
현재 일반 전력 배터리 가열 방법에는 주로 다음이 포함됩니다.
◆전기 가열 필름 가열: 배터리 팩 내부의 전기 가열 필름을 통합하여 배터리 셀을 직접 가열합니다.
- 주변 온도가 0 ℃보다 높으면이 방법은 가열 효과가 양호하며 추가 제어가 필요하지 않으며, 저에너지 소비, 저렴한 비용, 작은 우주 점령 및 구현하기 쉬운 것입니다.
- 주변 온도가 0 ℃보다 낮을 때 가열 효과가 크게 감소하고 일반적으로 사용되지 않습니다.
◆전기 액체 가열: 배터리 팩 열 관리의 물 순환 루프에 전기 액체 히터를 직렬로 연결하여 부동액을 가열하여 배터리 온도를 높이십시오.
-이 방법은 우수한 가열 효과, 중간 정도의 시스템 크기, 공간 점유가 적은, 성숙한 제어 원리, 높은 공정 신뢰성 및 구현의 어려움이 있습니다.
- 비용은 상대적으로 높지만 현재 안정성과 효율로 인해 배터리 가열 시스템에 널리 사용됩니다.
겨울이든 여름이든 배터리의 정상 작동 온도는 25 ± 5 °입니다. 겨울에는 배터리 열 관리 장비에 의해 가열되어야하며 가열을위한 대상 수온은 25 ± 5 ℃입니다. 여름에는 BTMS 시스템에 의해 냉각되어야하며, 냉각을위한 대상 수온도 25 ± 5 ℃입니다. 다음은 버스에서 일반적으로 사용되는 액체 냉각 (가열) 배터리 열 관리 시스템의 세 가지 유형을 소개합니다. 이 세 가지 유형의 배터리 열 관리는 모두 통합 난방 및 냉각 시스템입니다. 순수한 전기 버스의 사용 및 주변 온도 요구 사항에 따르면, 시스템을 냉각시켜야 할 때, 부 5는 BTM의 열교환기를 통해 직접 냉각된다; 시스템을 가열 해야하는 경우 BTMS 수중 순환 시스템에서 직렬로 연결된 PTC 전기 액체 히터는 부동액을 가열합니다.
간단한 단위 형태
시스템 구성
간단한 장치는 주로 플레이트 열교환 기, 워터 펌프, 팬 및 PTC 전기 액체 히터로 구성됩니다. 원리는 그림 1에 나와 있으며, 그 구성은 그림 2에 나와 있습니다.
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1- 플레이트 열교환 기 2、5- 솔레노이드 밸브 3、4- 수온 센서; 6- PTC 히터 7- 팬 8- 컨트롤러 9- 워터 펌프 |
작업 원칙
시스템이 냉각 신호를 수신하면 솔레노이드 밸브 2가 열리고 솔레노이드 밸브 5가 닫힙니다.
팬과 워터 펌프가 작동하기 시작하여 에어컨 덕트에서 차가운 공기를 추출하고 장치 내부의 판 열교환기를 통해 부동액을 냉각시킵니다.
냉각 된 부동액은 워터 펌프에 의해 배터리 내부의 열교환기로 운반되며 배터리 온도를 줄이기 위해 배터리 셀과 열을 교환합니다.
시스템이 가열 신호를 받으면 솔레노이드 밸브 2가 닫히고 솔레노이드 밸브 5가 열립니다.
장치 내부의 PTC 전기 액체 히터 및 워터 펌프는 시스템의 부동액을 가열하기 위해 작동하기 시작합니다.
가열 된 부동액은 배터리 팩 내부의 열교환기로 순환하고 열 전도를 통해 배터리 온도를 증가시킵니다.
가열 및 냉각 기능 외에도, 수냉식 장치는 배터리 내의 온도 차이를 줄이기위한 자체 순환 기능을 갖습니다.
BTMS가 자체 순환 명령을 보내면 PTC 히터 및 팬이 작동 중지가 작동하지만 워터 펌프는 계속 작동하고 물로 부 5. 부세가 순환하여 배터리 온도가 균일합니다.
응용 프로그램의 특징 및 범위
✅ 장점
간단한 구조 및 저렴한 비용.
기본 냉각, 가열 및 자기 순환 기능이 있습니다.
❌ 제한
객실 에어컨을 사용하여 차가운 공기를 제공하는데, 이는 에어컨 시스템의 작동 상태에 크게 영향을받습니다.
냉각 용량은 제한적입니다. 독립적 인 냉장 시스템이 없기 때문에 냉각 전력은 일반적으로 2kW 미만이므로 고출력 배터리의 요구를 충족시키기가 어렵습니다.
저렴한 충전 및 방전이있는 느리게 충전되는 배터리에 적합하며 종종 하이브리드 버스에서 사용되지만 더 엄격한 온도 제어 요구 사항이있는 순수한 전기 버스에는 사용되지 않습니다.
비 독립 단위 형식
시스템 구성 및 작업 원리
비 독립적 인 장치는 에어컨 시스템의 냉매를 사용하여 별도의 냉장 시스템없이 배터리 온도를 제어합니다. 그 구성은 그림에 나와 있습니다.
- 증발기 1 : 객실 에어컨 증발기는 승객 구역에 차가운 공기를 제공합니다.
-증발기 2 : 수냉식 장치 증발기는 부동액을 냉각시키고 배터리 온도를 줄이기 위해 배터리 열 교환기에 저온 부세를 전달할 책임이 있습니다.
- 냉장 회로 : 두 개의 증발기가 병렬로 연결되어 압축기, 응축기 및 건조 병과 같은 주요 구성 요소를 공유합니다. 냉매 흐름은 솔레노이드 밸브 1 및 2에 의해 제어되며, 팽창 밸브 1 및 2는 2 개의 냉매의 흐름을 조절하는 데 도움이된다.
냉장 모드
- 솔레노이드 밸브 2가 열리고, 냉매는 증발기 2로 들어가서 부동액과 열을 교환하여 부동액을 냉각시킵니다.
- 저온 부동액은 배터리 팩 열교환기로 순환하여 배터리 온도를 줄입니다.
가열 모드
- 솔레노이드 밸브 2가 닫히고, 워터 펌프 및 PTC 전기 액체 히터가 시작되고, 배터리를 따뜻하게하기 위해 가열 된 후 배터리 열 교환기로 들어갑니다.
자기 순환 모드
- 솔레노이드 밸브 2가 닫히고, PTC는 작동을 중단하고, 워터 펌프 만 작동하며, 배터리 온도의 균형을 맞추고 과도한 온도 차이를 방지하기 위해 물 회로에서 부동액이 순환됩니다.
응용 프로그램의 특징 및 범위
✅ 장점
- 추가 냉장 시스템이 필요하지 않아 장비 비용이 절감됩니다.
-강한 냉장 용량 (≥6kW), 고속 고속 충전 배터리가있는 순수한 전기 버스에 적합합니다.
❌ 한계
- 여객 영역의 냉각에 영향을 미치며 냉매의 전환은 에어컨 효과가 약화되고 시스템 부하가 증가합니다.
- 시스템 매칭은 복잡하며 에어컨 제조업체와 다른 모델의 모델은 고정되지 않으므로 수냉식 장치와 에어컨과 일치하기가 어렵습니다.
- 설치가 제한되어 있으며, 특히 배터리가 바닥에 배치 될 때 에어컨과 수냉식 장치의 연결이 더 어렵습니다.
- 제어 로직이 복잡하고 배터리 및 차량 에어컨 시스템의 냉각 수요를 조정해야하며 제어 전략 요구 사항이 높습니다.
해당 시나리오 :
- 충전 및 배출 속도가 높은 빠른 충전 배터리에 적용 할 수 있습니다.
- 냉각 용량 (≥6kW)에 대한 요구 사항이 높은 순수한 전기 버스에 적합합니다.
독립 단위 형식
시스템 원리 및 구조
독립 장치는 독립적이고 완전한 냉장 시스템을 갖춘 작은 순수 전기 에어컨 시스템과 동일합니다. 주요 차이점은 증발기의 구조에 있습니다.
- 일반 에어컨의 증발기는 에어컨 냉매와 공기 사이의 열 교환에 사용됩니다.
- 독립 장치의 증발기는 에어컨 냉매와 부동액 사이의 열 교환에 사용됩니다.
- 내부 파이프는 냉매를 전달합니다.
- 외부 파이프는 냉각수를 전달합니다.
- 핀은 두 층의 파이프 사이에 분포되어 열 교환 영역을 증가시키고 열 교환 효율을 향상시킵니다.
- 통합 디자인
- 분할 디자인
작업 원칙
냉장 모드
- 시스템이 냉장 신호를 수신 한 후 팬과 워터 펌프를 시작합니다.
- 냉매 교환은 플레이트 열 교환기를 통한 부동액으로 가열되어 부 1 부세의 온도를 줄입니다.
- 부동액은 워터 펌프 순환을 통해 배터리 열 교환기로 들어가 배터리 냉각을 달성합니다.
가열 모드
- 시스템이 가열 신호를받은 후 PTC 전기 액체 히터 및 워터 펌프를 시작합니다.
- 부동액이 가열되면 배터리 내부의 열교환기로 흐르면 열 교환을 통해 배터리 온도를 증가시킵니다.
응용 프로그램의 특징 및 범위
✅ 장점
- 에어컨 냉장 성능의 영향을받지 않는 독립적 인 시스템은 배터리 온도의 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다.
- 유연한 레이아웃, 전원은 다양한 냉각 요구를 충족시키기 위해 필요에 따라 조정할 수 있습니다.
- 독립적 인 냉장 시스템이 있기 때문에 제어 로직은 간단합니다. 여객 지역 에어컨의 냉각 요구를 고려할 필요가 없습니다.
- 냉각 용량은 일반적으로 2kW 이상으로 조절 가능하며 고속 빠른 충전 배터리가있는 하이브리드 또는 순수한 전기 버스에 적합합니다.
❌ 한계
- 독립적 인 장치 시스템과 비교하여 독립 장치에는 독립 냉장을위한 추가 압축기 및 응축기 세트가 있으며 비용이 약간 더 높습니다. 그러나 독립적 인 시스템이기 때문에 제어 로직은 비 독립 단위보다 간단합니다.
해당 시나리오 :
- 하이브리드 버스 및 순수한 전기 버스와 같은 배터리 충전 및 배출 속도가 높은 빠른 충전 배터리에 적용 할 수 있습니다.
결론
전기 버스의 핵심 구성 요소로서 BTMS는 전원 배터리의 성능, 안전 및 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 전기 버스의 설계 및 개발에서 배터리 열 관리 장비의 구조 및 작동 원리를 깊이 이해하고 숙달하는 것이 매우 중요합니다. 이는 차량의 전반적인 효율성을 향상시키는 데 도움이 될뿐만 아니라 배터리의 장기 신뢰성을 보장하여 차량 작동에 대한 강력한 지원을 제공합니다.Guchen 배터리 열 관리 시스템에 대해 자세히 알아보십시오
