Manajemen termal untuk baterai EV
Kendaraan energi baru adalah proyek yang didukung oleh Tiongkok. Ini telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Seluruh teknologi kendaraan dan teknologi suku cadang kendaraan listrik juga terus berinovasi, dan teknologi serta proses baru terus diperkenalkan. Di bidang pembuangan panas, titik kunci pembuangan panas kendaraan listrik terletak pada pembuangan panas paket baterai dan pengontrolnya. Melakukan pekerjaan dengan baik dalam desain termal kedua bagian ini juga merupakan jaminan yang diperlukan untuk pengoperasian kendaraan listrik yang stabil.
Pengoperasian baterai yang aman sangat bergantung pada suhu lingkungan. Suhu kerja baterai litium adalah 0-50 derajat, dan suhu kerja optimal adalah 20-40 derajat. Jika suhu melebihi 50 derajat, akumulasi panas pada baterai akan secara langsung mempengaruhi masa pakai baterai. Bila suhu baterai melebihi 80 derajat, hal ini dapat menyebabkan baterai meledak. Pada tahun 2023, volume penjualan kendaraan listrik di China mencapai 9,4 juta unit. Oleh karena itu, untuk mengurangi terjadinya kecelakaan keselamatan sosial, desain manajemen termal baterai, yang merupakan komponen inti kendaraan listrik, menjadi sangat penting.
Sistem manajemen termal baterai mencakup mode aktif dan pasif, dan manajemen termal aktif mencakup pendinginan udara, pendinginan cair, dan pendinginan zat pendingin; Manajemen termal pasif mencakup pendinginan alami, pendinginan pipa panas, dan material pengubah fasa. Teknologi manajemen termal baterai lithium terutama mencakup empat jenis: pendingin udara, pendingin cair, pendingin pipa panas, dan pendingin perubahan fasa.
Pendinginan udara menggunakan udara sebagai pembawa pertukaran panas untuk mengontrol dan mendistribusikan suhu internal sistem daya baterai. Menurut metode pembuangan panas dan ventilasi, pendinginan udara dapat dibagi menjadi ventilasi serial dan ventilasi paralel. Teknologi pendingin udara memiliki kelemahan seperti konduktivitas termal yang rendah dan efek kontrol yang buruk terhadap keseragaman suhu baterai. Karena tren perkembangan kepadatan energi yang tinggi pada baterai litium daya, pendinginan udara secara bertahap menjadi sulit untuk memenuhi persyaratan teknologi manajemen termal.
Pendinginan cair menggunakan cairan pendingin sebagai pembawa pertukaran panas untuk mengontrol dan mendistribusikan suhu internal sistem daya baterai. Sistem ini biasanya menggunakan pompa air dan saluran pipa untuk melengkapi aliran cairan pendingin di dalam sistem baterai. Pendinginan cair memiliki keunggulan seperti efisiensi pendinginan yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, dan dapat meningkatkan konsistensi suhu baterai. Namun, kebocoran cairan dapat menyebabkan korsleting baterai, sehingga diperlukan persyaratan penyegelan yang tinggi untuk pendinginan cair, yang merupakan masalah keselamatan dalam pendinginan cair. Pada saat yang sama, pendinginan cair akan menambah bobot seluruh sistem baterai litium, yang tidak kondusif bagi tren ringannya daya baterai litium.
Pendinginan pipa panas adalah sistem manajemen termal yang memanfaatkan perubahan fase untuk mencapai konduksi panas. Pipa panas terdiri dari bagian penguapan, bagian insulasi, dan bagian kondensasi. Media di dalam saluran udara tertutup akan menyerap panas yang dihasilkan oleh baterai selama tahap penguapan, dan kemudian mentransfer panas ke lingkungan luar melalui bagian kondensasi, sehingga mencapai efek mendinginkan baterai dengan cepat.
Bahan pengubah fasa adalah bahan yang dapat mengubah keadaan fisiknya dalam kisaran suhu tertentu. Pendinginan perubahan fasa memiliki keunggulan pembuangan panas yang cepat, keseragaman suhu tinggi, dan isolasi suhu rendah. Dapat juga memperbaiki sifat fisik dan kimia dengan menggabungkan bahan pengubah fasa dengan bahan lain sesuai dengan jenis bahan pengubah fasa. Penggunaan material pengubah fasa untuk pendinginan dapat mengurangi ruang yang ditempati sistem baterai tanpa memakan energi tambahan dari baterai. Namun ada juga kelemahannya seperti konduktivitas termal yang rendah dan mudah bocor. Jika pendinginan perubahan fasa dikombinasikan dengan metode manajemen termal lainnya untuk membuang panas yang diserap oleh bahan pengubah fasa ke lingkungan eksternal secara tepat waktu, efek pendinginan bahan perubahan fasa dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan.
Saat ini, dalam iterasi kendaraan listrik, inovasi teknologi dalam manajemen termal baterai selalu ditempatkan pada posisi yang sangat penting. Di masa depan, sistem manajemen termal baterai kendaraan listrik akan terus melakukan terobosan dalam berbagai aspek, termasuk meningkatkan efisiensi, mengurangi biaya, dan meningkatkan kecerdasan.
