یک سیستم خنک کننده مایع برای مدیریت حرارتی
بسته های باتری لیتیوم یون
توسعه خودروهای الکتریکی در سالهای اخیر به دلیل نگرانیهای فزاینده در مورد مصرف سوخت فسیلی و انتشار کربن در لوله اگزوز، سرعت قابل توجهی داشته است. باتریهای لیتیوم یونی در حال حاضر به دلیل چگالی انرژی بالا، نرخ خود تخلیه پایین، نیازهای تعمیر و نگهداری پایین، عمر چرخه طولانی، وزن سبک و ساختار فشرده، پرمصرفترین منبع انرژی برای خودروهای الکتریکی هستند. با این حال، عملکرد باتریهای لیتیوم یونی به شدت تحت تأثیر دمای کارکرد قرار میگیرد. محدوده دمایی ایده آل برای باتری های لیتیوم یونی 25 تا 40 درجه است و حداکثر اختلاف دما بین باتری های مختلف کمتر از 5 درجه است. کار در یک محیط با دمای پایین یا بالا منجر به کاهش عملکرد باتری، کاهش عمر و حتی فرار حرارتی می شود. بنابراین، یک سیستم مدیریت حرارتی باتری عالی (BTMS) برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد باتریهای لیتیوم یون بسیار ضروری است.
با توجه به استراتژی های خنک کننده مختلف، BTMS را می توان به سیستم خنک کننده غیرفعال، سیستم خنک کننده فعال و سیستم ترکیبی ترکیبی غیرفعال و فعال تقسیم کرد. در سیستم های خنک کننده غیرفعال، مصرف برق اضافی وجود ندارد، اما نمی توانند سیستم خنک کننده را برای تغییر نرخ خنک کننده کنترل کنند. برای دستیابی به قابلیت های انتقال حرارت بالا بین باتری و محیط خارجی، مواد ویژه یا ساختارهای اتلاف گرما را روی سطح باتری های لیتیوم یونی اجرا کنید. نمونههای معمولی عبارتند از همرفت هوای طبیعی، مواد تغییر فاز (PCM) و لولههای حرارتی.
خنک کننده هوای غیرفعال ظرفیت خنک کنندگی پایینی دارد و برای خنک کردن باتری های لیتیوم یون با چگالی انرژی بالا مناسب نیست. PCM ها قادر به ذخیره و آزادسازی مقادیر زیادی انرژی در حین ذوب هستند و در سال های اخیر مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته اند. مزایای اصلی ترکیب PCM در BTMS یکنواختی خوب دمای سلول و هندسه انعطاف پذیر است. با این حال، رسانایی حرارتی کم PCM مانع از سرعت اتلاف گرمای باتری می شود که در شرایط شارژ-دشارژ با سرعت بالا خطرات مخفی جدی ایجاد می کند. بنابراین، توسعه یک سیستم مدیریت حرارتی باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی با انرژی جدید با عملکرد اتلاف گرما بسیار مهم است.
