배터리 냉각 시스템의 종류

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배터리 냉각 시스템 소개

전원 배터리의 냉각 성능은 배터리의 효율성, 수명 및 안전성에 큰 영향을 미칩니다. 이는 배터리가 충전 및 방전 중에 열을 발생시켜 온도가 상승하여 내부 저항, 전압, SOC, 가용 용량, 충방전 효율 및 배터리 수명과 같은 많은 배터리 특성 및 매개변수에 영향을 미치기 때문입니다. 전기 자동차에서 리튬 이온 배터리의 이상적인 작동 온도를 달성하기 위해 능동 및 수동 배터리 열 관리 시스템(BTMS)은 엔지니어가 과열 및 배터리 성능 저하 문제를 해결하는 주요 수단입니다.

높은 에너지 밀도와 높은 범위를 향한 신에너지 차량 전원 배터리의 급속한 발전은 배터리 열 관리 시스템의 온도 및 제어에 대한 필요성도 더욱 증가했음을 의미합니다.

더 나은 온도 제어를 달성하기 위해 액체 냉각판은 점차 기술 요구 사항과 품질 품질을 향상시키는 동시에 단일 차량의 가치와 사용이 크게 향상될 것으로 예상됩니다. 동시에 다운스트림 신에너지 자동차 산업 수요가 크게 증가하고 있으며 신에너지 자동차 열 관리 시스템 다운스트림 특정 범주 및 모델은 생산 규모 효과를 달성할 것으로 예상되며 제품 공급망 성장 잠재력은 엄청납니다.

배터리 팩 냉각 방법

전기 자동차 배터리 팩에는 공기 냉각, 액체 냉각 및 직접 냉매 냉각의 세 가지 주요 냉각 방법이 있습니다.

공기 냉각

현재 주류 냉각은 여전히 공기 냉각이며 공기를 열 전달 매체로 사용하는 공기 냉각입니다.

공기 냉각에는 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 1. 열 전달을 위해 외부 공기를 직접 사용하는 수동 공기 냉각; 2. 배터리 시스템에 들어가기 전에 외부 공기를 예열하거나 냉각할 수 있는 활성 공기 냉각. 이러한 유형의 냉각은 달성하기 쉽고 비용이 적게 들지만 냉각 효과는 좋지 않습니다. Hongguang MINI EV와 같은 주류 소형 전기 자동차와 초기에 많이 팔린 전기 자동차는 모두 이 배터리 냉각 방법을 사용합니다.

참고 문헌:능동 대 수동 열 관리

액체 냉각

액체 냉각 더 나은 냉각 효과가 있습니다. 공랭식에 비해 냉각수를 매체로 사용하는 시스템은 비열 용량과 열 전달 계수가 수십 배 더 높습니다. 그리고 온도와 온도차가 훨씬 낮아 배터리 팩의 효율성, 안정성 및 내구성이 크게 향상됩니다. 그러나 액체 냉각은 배터리 팩의 기밀성에 대한 요구 사항이 높으며 비용이 더 많이 들 수 있습니다.

냉매 직접 냉각

직접 냉각은 냉매를 열전달 매체로 사용하여 기액 상변화 과정에서 많은 양의 열을 흡수하여 냉동 액체에 비해 열전달 효율을 XNUMX배 이상 높이고 배터리 시스템에서 열을 더 많이 제거합니다. 빠르게. 그러나 이 시스템은 이중 증발기 시스템으로 배터리 가열이 없고 응축수 보호 장치가 없으며 냉매 온도 조절이 쉽지 않고 냉매 시스템 수명이 좋지 않습니다.

전력 셀용 냉각 솔루션을 선택하는 경우 Trumonytechs는 선호하는 솔루션으로 액체 냉각을 권장합니다. 공냉식은 현재 주류 냉각 방법이지만 배터리 개발 추세는 더 높은 에너지 밀도로 향할 것이며 열폭주(Thermal runaway)의 부정적인 영향이 점점 더 커질 것이기 때문에 고에너지 밀도 배터리의 안전성에 특별한 주의가 필요합니다.
액체 냉각 솔루션은 열 전달 능력, 열 전달 일관성, PACK 밀봉 및 NVH 측면에서 고유한 이점이 있습니다.
두 번째 이유는 액체 냉각이 기존 차량에 오랫동안 사용되어 왔으며 공급망이 잘 구축되어 있고 설계 및 프로세스가 안정적일 때 배터리 시스템의 비용을 효과적으로 제어할 수 있기 때문입니다.

액체 냉각 솔루션 케이스

대부분의 주류 신에너지 차량은 현재 열 관리를 위해 액체 냉각 솔루션을 사용합니다. 다음은 Tesla를 예로 들어 Tesla가 수행하는 방법에 대한 간략한 통찰력을 제공합니다. 히트 파이프 냉각 배터리 팩의.

Tesla는 배터리 열 관리를 위해 액체 냉각 솔루션을 사용하며, 각 Tesla에는 특수 액체 주기 온도 관리 시스템이 장착되어 있으며 각 단일 배터리 주위에 있습니다. 사용된 냉각수는 물 50%와 글리콜 50%의 혼합물이며 색상은 녹색입니다.

냉각수는 파이프를 통해 흐르고 결국 차량 헤드의 열교환기에서 소실되어 균형 잡힌 배터리 온도를 유지함으로써 국부적인 고온이 배터리 성능에 영향을 미치는 것을 방지합니다. 테슬라의 배터리 열 관리 시스템 배터리 팩의 온도를 ±2°C까지 제어할 수 있어 배터리 플레이트의 온도를 효과적으로 제어할 수 있습니다.

예를 들어 모듈 수냉 시스템은 병렬로 구성되어 각 모듈로 유입되는 냉각수가 비슷한 온도가 되도록 합니다.

복잡성과 생산 비용을 줄이는 방법

액체 냉각 솔루션은 효율적인 열 분산이 필요한 고성능 컴퓨팅, 게임 및 기타 산업에서 점차 인기를 얻고 있습니다. 액체 냉각 솔루션 개발에는 소스에서 냉각수로 열을 효율적으로 전달하고 시스템 외부로 열을 분산시킬 수 있는 시스템 설계 및 엔지니어링이 포함됩니다. 그러나 아래에서 설명하는 액체 냉각 솔루션 개발과 관련된 몇 가지 과제와 어려움이 있습니다.

시스템 복잡성: 액체 냉각 시스템은 기존의 공기 냉각 시스템보다 복잡하며 펌프, 라디에이터, 튜브 및 냉각수와 같은 추가 구성 요소가 필요합니다. 이러한 추가 구성 요소는 시스템에 복잡성을 추가하여 설계 및 제조를 더욱 어렵게 만듭니다.
누출 위험: 액체 냉각 시스템은 누출에 취약하여 구성 요소가 손상되고 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 제조업체는 설계가 누수 방지인지 확인하고 누수가 발생할 경우 이를 감지하고 해결하기 위한 프로토콜을 개발해야 합니다.
유지 보수 요구 사항: 액체 냉각 시스템이 제대로 작동하려면 정기적인 유지 보수가 필요합니다. 여기에는 냉각수 교체, 라디에이터 청소 및 누출 점검이 포함됩니다. 유지 관리는 시간과 비용이 많이 들 수 있으며 전문 도구와 지식이 필요할 수 있습니다.
호환성 문제: 모든 구성 요소가 액체 냉각 시스템과 호환되는 것은 아닙니다. 예를 들어 일부 마더보드에는 액체 냉각 블록에 필요한 피팅 또는 장착 지점이 없거나 추가 어댑터 또는 브래킷이 필요할 수 있습니다. 제조업체는 시스템이 널리 채택될 수 있도록 설계가 다양한 구성 요소와 호환되는지 확인해야 합니다.
비용: 액체 냉각 시스템은 추가 구성 요소와 복잡성으로 인해 개발 및 제조 비용이 많이 들 수 있습니다. 이로 인해 소비자의 접근성이 떨어지고 시장에서의 채택이 제한될 수 있습니다.

성능 및 비용 요구 사항의 조합으로 구동되는 신에너지 차량의 경우 경량, 우수한 열 전도성, 강력한 부식 방지 및 기타 피로 저항, 우수한 공정 성능을 갖춘 전원 배터리 액체 냉각판이 필요합니다. 동시에 고속 충전 및 장거리와 같은 기술 추세에 따라 배터리 장치 발열이 증가하여 배터리 냉각 용량에 대한 요구 사항도 높아졌습니다.