Vier wichtige Kühltechnologien für Batterie-Wärmemanagementsysteme
Im Vergleich zu den Chips, die in elektronischen Produkten die meiste Wärme erzeugen, ist die Energiebatterie die Heizkomponente von Elektrofahrzeugen. Daher ist die Erforschung der Wärmemanagementtechnologie für Leistungsbatterien eines der wichtigsten Projekte sowohl für Batteriehersteller als auch für Automobilunternehmen.
Die primitivste Art der Wärmeableitungstechnologie ist die Luftkühlung, die in zwei Arten unterteilt werden kann: aktive Kühlung und passive Kühlung. Sowohl bei der aktiven als auch bei der passiven Wärmeableitung wird Luft zum Abtransport der Wärme genutzt. Die passive Wärmeableitung ist relativ einfach und besteht hauptsächlich aus Lufteinlässen, Lüftungswegen und Luftauslässen. Während der Fahrt wird die Wärme durch den Kontakt zwischen Luft und Batterie abgeführt.
Der größte Nachteil der passiven Wärmeableitung ist jedoch die unzureichende Effizienz der Wärmeableitung. Sobald die Eingangs-/Ausgangsleistung der Batterie erhöht wird, nimmt die Wärmeerzeugung zu, und der Effekt ist vernachlässigbar. Wie kann das Fahrzeug beispielsweise beim Laden Wärme abführen, ohne zu fahren? Daher verbessert die aktive Wärmeableitung den Luftstrom und verbessert die Wärmeableitung durch das Hinzufügen von Lüftern und anderen Geräten zum Ansaugen der Luft.
Die Flüssigkeitskühlungstechnologie hat eine bessere Wärmeableitungswirkung als Luft, die über im Inneren oder auf der Oberfläche der Batterie verteilte Kühlmittelrohre Wärme mit der Leistungsbatterie austauscht, was zu einer effizienteren Wärmeableitung führt. Die Wärmeableitung durch Flüssigkeitskühlung wird erreicht, indem Kühlmittelrohre oder Kühlplatten (mit Kühlmittel im Inneren) direkt in der Leistungsbatterie platziert werden und dann relevante Komponenten verwendet werden, um das Kühlmittel fließen zu lassen und die interne Wärme der Batterie abzuführen. Der Schlüssel zur Wärmeableitung der Flüssigkeitskühlung ist auch ein Punkt, der sich direkt auf die Wärmeableitungswirkung der Leistungsbatterie auswirkt und in der Konstruktion, Verlegung und Strömungsrichtung der Kühlmittelleitung liegt. Nur durch die Bildung eines angemessenen Rückflusspfads und die Erzielung einer gleichmäßigen Wärmeableitung kann die gesamte Wärmeableitung der Leistungsbatterie auf einem gleichmäßigen Temperaturniveau gehalten werden, ohne dass einige Temperaturen zu niedrig und andere zu hoch sind, was sich negativ auf die Gesundheit der Batterie auswirkt.
In den letzten Jahren ist eine passive Wärmeableitungsmethode aufgekommen – die Wärmeableitungstechnologie mit Phasenwechselmaterial. Phasenwechselmaterialien sind Kühlmaterialien, die während des Phasenwechsels eine große Wärmemenge absorbieren oder abgeben und eine konstante Temperatur aufrechterhalten können, um die Umgebungstemperatur zu kontrollieren. Das häufigste Phasenwechselmaterial in unserem Leben ist zweifellos Wasser. Wenn die Temperatur auf 0 Grad C sinkt, verwandelt sich Wasser von flüssig in fest (gefriert und gibt Wärme ab); Wenn die Temperatur über 0 Grad C liegt, geht Wasser von fest zu flüssig über (Auflösungswärmeaufnahme).
Zusätzlich zu den oben genannten drei Wärmeableitungsmethoden gibt es auch eine aktive Kühltechnologie – die thermoelektrische Kühlung, eine Energieumwandlungstechnologie, die den Peltier-Effekt von Halbleitermaterialien nutzt, um Kühlung oder Erwärmung zu erreichen. Nach dem Anschluss an eine Gleichstromversorgung wird die Wärme an einem Ende des thermoelektrischen Kühlgeräts absorbiert, was zu einem Temperaturabfall führt, während gleichzeitig die Temperatur am anderen Ende ansteigt; Darüber hinaus ist dieses Phänomen vollständig reversibel, da eine Änderung der Stromrichtung Wärme in die entgegengesetzte Richtung übertragen kann.
Als klassischste Technologie kann die Luftkühlungstechnologie den Kühlbedarf von Power-Batterien nicht mehr decken und wurde durch die Flüssigkeitskühlungstechnologie ersetzt. Die Flüssigkeitskühlung ist zur ausgereiftesten und am weitesten verbreiteten Kühltechnologie für Leistungsbatterien geworden. Mit zunehmender Batteriewärme, Batterieleistung und Ladegeschwindigkeit wird die Flüssigkeitskühlung jedoch nach und nach nicht mehr in der Lage sein, den Wärmeableitungsbedarf der Batterie zu decken. Daher haben die aufkommende Wärmeableitungstechnologie für Phasenwechselmaterialien und die thermoelektrische Kühltechnologie großes Potenzial, aber beide müssen mit anderen Technologien kombiniert werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Derzeit gibt es keine absolut hochwertige Wärmeableitungstechnologie, und der zukünftige Technologietrend wird mehrere Wärmeableitungstechnologien kombinieren, um unterschiedliche Wärmeableitungsanforderungen zu erfüllen.
