Wärmemanagement für die Batterie von Elektrofahrzeugen
New Energy Vehicle ist ein von China unterstütztes Projekt. Es hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Auch die gesamte Fahrzeugtechnologie und die Teiletechnologie von Elektrofahrzeugen werden ständig weiterentwickelt und neue Technologien und Prozesse werden ständig eingeführt. Im Bereich der Wärmeableitung liegt der Kernpunkt der Wärmeableitung von Elektrofahrzeugen in der Wärmeableitung von Leistungsbatteriepaketen und Steuerungen. Eine gute Arbeit bei der thermischen Gestaltung dieser beiden Teile ist auch eine notwendige Garantie für den stabilen Betrieb von Elektrofahrzeugen.
Der sichere Betrieb von Batterien hängt stark von der Umgebungstemperatur ab. Die Arbeitstemperatur von Lithiumbatterien beträgt 0-50 Grad und die optimale Arbeitstemperatur beträgt 20-40 Grad. Wenn die Temperatur 50 Grad übersteigt, wirkt sich der Wärmestau des Akkupacks direkt auf die Akkulebensdauer aus. Wenn die Batterietemperatur 80 Grad übersteigt, kann es zur Explosion des Batteriepakets kommen. Im Jahr 2023 beträgt das Verkaufsvolumen von Elektrofahrzeugen in China sogar 9,4 Millionen Einheiten. Um das Auftreten von Unfällen im Zusammenhang mit der sozialen Sicherheit zu reduzieren, ist daher das Wärmemanagementdesign von Batterien, die die Kernkomponenten von Elektrofahrzeugen sind, besonders wichtig.
Das Batterie-Wärmemanagementsystem umfasst aktive und passive Modi, und das aktive Wärmemanagement umfasst Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Kältemittelkühlung; Das passive Wärmemanagement umfasst natürliche Kühlung, Wärmerohrkühlung und Phasenwechselmaterialien. Die Wärmemanagementtechnologie von Lithiumbatterien umfasst hauptsächlich vier Arten: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Wärmerohrkühlung und Phasenwechselkühlung.
Bei der Luftkühlung wird Luft als Wärmeaustauschträger verwendet, um die Innentemperatur des Energiebatteriesystems zu steuern und zu verteilen. Je nach Wärmeableitungs- und Belüftungsmethode kann die Luftkühlung in serielle Belüftung und parallele Belüftung unterteilt werden. Die Luftkühlungstechnologie hat Nachteile wie eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine schlechte Kontrollwirkung auf die Gleichmäßigkeit der Batteriepacktemperatur. Aufgrund des Trends zur Entwicklung einer hohen Energiedichte bei Lithium-Leistungsbatterien wird es immer schwieriger, die Anforderungen der Wärmemanagementtechnologie durch Luftkühlung zu erfüllen.
Bei der Flüssigkeitskühlung wird Kühlmittel als Wärmeaustauschträger verwendet, um die Innentemperatur des Leistungsbatteriesystems zu steuern und zu verteilen. Dieses System verwendet normalerweise Wasserpumpen und Rohrleitungen, um den Kühlmittelfluss innerhalb des Batteriesystems zu vervollständigen. Die Flüssigkeitskühlung bietet Vorteile wie eine hohe Kühleffizienz und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann die Temperaturkonsistenz des Batteriesatzes verbessern. Allerdings kann ein Flüssigkeitsaustritt zu Batteriekurzschlüssen führen, weshalb bei der Flüssigkeitskühlung hohe Anforderungen an die Abdichtung gestellt werden müssen, was ein Sicherheitsproblem bei der Flüssigkeitskühlung darstellt. Gleichzeitig erhöht die Flüssigkeitskühlung das Gewicht des gesamten Lithiumbatteriesystems, was dem Leichtbautrend von Power-Lithiumbatterien nicht förderlich ist.
Bei der Wärmerohrkühlung handelt es sich um ein Wärmemanagementsystem, das Phasenwechsel nutzt, um Wärmeleitung zu erreichen. Das Wärmerohr besteht aus einem Verdampfungsabschnitt, einem Isolationsabschnitt und einem Kondensationsabschnitt. Das Medium im abgedichteten Luftkanal absorbiert die von der Batterie während der Verdampfungsphase erzeugte Wärme und überträgt die Wärme dann über den Kondensationsabschnitt an die Außenumgebung, wodurch der Effekt einer schnellen Abkühlung des Batteriepakets erzielt wird.
Phasenwechselmaterialien sind Materialien, die ihren physikalischen Zustand innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs ändern können. Die Phasenwechselkühlung bietet die Vorteile einer schnellen Wärmeableitung, einer hohen Temperaturgleichmäßigkeit und einer Isolierung bei niedrigen Temperaturen. Es kann auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften verbessern, indem Phasenwechselmaterialien je nach Art des Phasenwechselmaterials mit anderen Materialien kombiniert werden. Der Einsatz von Phasenwechselmaterialien zur Kühlung kann den Platzbedarf des Batteriesystems reduzieren, ohne zusätzliche Energie aus der Batterie zu verbrauchen. Es gibt aber auch Nachteile wie eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ein leichtes Auslaufen. Wenn die Phasenwechselkühlung mit anderen Wärmemanagementmethoden kombiniert wird, um die von Phasenwechselmaterialien aufgenommene Wärme rechtzeitig an die äußere Umgebung abzuführen, kann die Kühlwirkung von Phasenwechselmaterialien nachhaltig genutzt werden.
Derzeit wird bei der Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen der technologischen Innovation im Batterie-Wärmemanagement immer eine sehr wichtige Position eingeräumt. Künftig werden Wärmemanagementsysteme für Batteriebatterien von Elektrofahrzeugen in vielerlei Hinsicht einen Durchbruch erzielen, darunter die Verbesserung der Effizienz, die Kostensenkung und die Verbesserung der Intelligenz.
