Sistema de gestión térmica de la batería: definición e impacto

Las baterías han evolucionado en los últimos años y se están convirtiendo en sistemas de almacenamiento de energía mucho más eficientes. Los tamaños más pequeños son capaces de proporcionar grandes cantidades de densidades de energía que los paquetes de baterías grandes y tradicionales encontraron un desafío. Sin embargo, esta mejora viene con su complejidad. Los modelos de baterías se volvieron sofisticados y esto creó la necesidad de varios sistemas de administración de baterías para ayudar a regular la energía dentro de estas celdas; por lo tanto, haciéndolos más seguros.

Uno de estos BMS es el sistema de gestión de baterías térmicas, que se ocupa de las características térmicas de las celdas. Estos sistemas actúan como una medida de seguridad tanto para las baterías como para sus usuarios al evitar que las celdas funcionen fuera de las condiciones recomendadas y diseñadas. Esta guía lo lleva a través de los beneficios de los sistemas de gestión térmica en las baterías y el impacto que tienen en la mejora de las celdas.

¿Qué es un sistema de gestión térmica de la batería?

Una gestión térmica de la batería es un dispositivo electrónico que gestiona las condiciones térmicas de una batería recargable asegurándose de que funcione dentro de las condiciones requeridas. Pueden ser pasivos o activos, y el medio de enfriamiento utilizado puede ser líquido, aire o incluso alguna forma de cambio de fase.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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¿Cómo se enfrían las baterías de iones de litio?

Los paquetes de baterías de iones de litio tienen diferentes métodos de enfriamiento, según el método que mejor se adapte a su paquete de baterías. Por lo tanto, elegir el método de enfriamiento adecuado para su paquete de baterías ayuda a mantener la temperatura en un rango óptimo de aproximadamente 15 ° C a 35 ° C, lo cual es crucial para mantener la seguridad de estas baterías y prolongar su vida útil. Para que sepa cuál es el mejor tipo de método de enfriamiento, debe hacer concesiones entre muchos factores, como los costos, el peso, la complejidad y la uniformidad de la temperatura.

Hay cuatro tipos de métodos que se utilizan para enfriar las baterías de iones de litio, e incluyen:

" Aire acondicionado

" Refrigeración líquida directa

" Refrigeración de aletas

" Refrigeración líquida indirecta

Se utilizó un módulo de batería de iones de litio con una gran capacidad y diseñado explícitamente para vehículos eléctricos para proporcionar resultados de evaluación correctos con precisión.

1. Aire acondicionado

Hay dos tipos de baterías de iones de litio con refrigeración por aire, que incluyen refrigeración por aire natural y refrigeración por convección de aire forzado. Dado que el aire también es el medio de transferencia de calor, pasa a través del módulo de la batería para facilitar el calentamiento y el enfriamiento al mismo tiempo. Sin embargo, el método de enfriamiento por aire natural para las baterías de iones de litio se considera ineficaz e insuficiente.

Cuando se trata de refrigeración por aire forzado, el calor de la batería se elimina a través del ventilador de extracción utilizando el viento que genera el ventilador giratorio. Al utilizar este método, siempre es recomendable aumentar el disipador de calor y la distancia entre las baterías.

En refrigeración por aire natural, la radiación de los calores constituye entre el 43% y el 63% del calor total disipado. Para reducir la temperatura máxima, se puede mejorar la transferencia de calor, pero el alcance de hacerlo no aumenta indefinidamente. El enfriamiento por aire tiene algunos beneficios, e incluyen:

" Estructura simple

" Peso relativamente menor

" Costo más bajo

" Ventilación eficaz

" Sin fugas de gases nocivos

Sin embargo, el coeficiente de intercambio de calor que se encuentra entre la superficie de la pared y la batería es relativamente bajo, así como las velocidades de enfriamiento y calentamiento.

2. Refrigeración líquida

El enfriamiento por aire puede cumplir con los requisitos necesarios para enfriar la batería de iones de litio cuando se usa en condiciones generales. Sin embargo, en condiciones mucho más sofisticadas, la refrigeración líquida solo puede satisfacer los diversos requisitos térmicos del paquete de baterías. Implica sumergir el módulo de la batería en un líquido dieléctrico de transferencia de calor. La refrigeración líquida también conlleva algunos beneficios e incluyen:

" Un alto coeficiente de transferencia de calor entre las superficies de las paredes del paquete de baterías

" Alta velocidad de enfriamiento y calentamiento en comparación con el enfriamiento por aire.

" Un volumen mucho menor

Sin embargo, puede existir la posibilidad de fugas de los gases que se encuentran dentro de las celdas, el peso puede ser relativamente grande en comparación con el enfriamiento por aire y el mantenimiento es complicado. La refrigeración por aire sería suficiente para los vehículos híbridos, mientras que la refrigeración líquida podría adaptarse a los vehículos eléctricos puros. Sin embargo, los fabricantes tienden a ser reacios a elegir refrigeración líquida porque los sellos de las baterías no son lo suficientemente buenos.

El enfriamiento por aire tiene una influencia mucho más significativa en la consistencia de la temperatura de las baterías de iones de litio mientras se encuentran bajo diferentes rutas de flujo. Sin embargo, el efecto de disipación de calor en la ruta de flujo paralelo tiende a ser mejor que el de la ruta de flujo en serie.

El enfriamiento por aire forzado solo se puede usar cómodamente con poca potencia y condiciones adecuadas porque la capacidad de enfriamiento no es tan fuerte. Se prefiere el efecto de enfriamiento del líquido para su uso con una potencia considerable y en condiciones complejas. Para el futuro de la gestión térmica de las baterías, dado que los sistemas de estas celdas tienden a ser más complicados, la refrigeración líquida parece ser la opción más favorable.

¿Cómo afecta un sistema de gestión térmica de la batería a una batería de litio?

Por lo general, la tasa de degradación de una batería aumenta exponencialmente con el aumento de temperatura. Aunque la capacidad de la batería tiende a aumentar con el aumento de la temperatura de funcionamiento, también aumenta la velocidad a la que se desvanece la capacidad. Sin embargo, se indica un bajo rendimiento de la batería a bajas temperaturas de funcionamiento. Todo esto puede traducirse en el hecho de que los aumentos desiguales de temperatura dentro de un sistema de batería tienden a reducir la vida útil de las celdas.

Los sistemas eficaces de gestión de la temperatura tienden a contribuir a prolongar principalmente la salud de la batería. A medida que aumenta la capacidad, las tasas de carga y descarga de la batería, los problemas de seguridad requieren más atención y, por lo tanto, se requiere un sistema de gestión térmica de la batería. Estos sistemas de gestión térmica están diseñados para satisfacer las condiciones y la demanda de una carga más rápida, una mayor potencia y un mejor rendimiento de la batería.

Quitar

Un sistema de gestión térmica de la batería es un sistema ideal que debe incluirse en cada batería para ayudar a lidiar con los problemas comunes de temperatura que afectan las celdas durante la carga o descarga. Pueden producirse muchos incidentes debido a una regulación térmica inadecuada de las células, y este sistema de gestión térmica podría ser la solución a todas nuestras necesidades.