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

Como uno de los componentes principales del sistema de propulsión del vehículo comercial eléctrico, la función principal del paquete de baterías de tracción es proporcionar energía para la propulsión del camión eléctrico.

La temperatura es un factor crítico que afecta el rendimiento normal de carga y descarga, así como el alcance del paquete de baterías de tracción. Las temperaturas extremadamente frías pueden reducir significativamente la autonomía del vehículo, mientras que el calor excesivo puede afectar el enfriamiento de la batería e incluso provocar fugas térmicas o combustión.

Para que los paquetes de baterías sigan funcionando bien en una variedad de temperaturas ambientales, muchos fabricantes de automóviles los están equipando con sistemas de gestión térmica. Entonces, ¿qué hace un sistema de gestión térmica? ¿Cuáles son los principales sistemas de gestión térmica en los camiones?

Sin duda, la temperatura de la batería durante el uso y la temperatura ambiente son extremadamente importantes para las carretillas eléctricas puras, y algunos de los entornos hostiles, como el calor o el frío extremos, pueden causar daños a la batería, lo que a su vez reduce el rendimiento y el servicio. vida útil de la batería.

Aunque la mayoría de los camiones eléctricos puros han eliminado el tradicional diseño de parrilla abierta grande que se encuentra en los vehículos convencionales que funcionan con combustible y lo han reemplazado por un diseño cerrado, los camiones eléctricos aún generan calor de sus sistemas de tren motriz durante la operación. Por lo tanto, todavía requieren un cierto nivel de enfriamiento.

Si la batería se sobrecalienta durante el uso, puede tener un impacto negativo en el rendimiento de seguridad y la vida útil general de la batería. Además, al operar camiones eléctricos en regiones frías durante el invierno, el rendimiento y la eficiencia de la batería pueden disminuir. La consecuencia más directa es una reducción significativa de la autonomía del vehículo y, a temperaturas extremadamente bajas, los camiones eléctricos pueden experimentar una carga lenta o incluso difícil.

De hecho, el motor eléctrico también requiere un sistema de refrigeración para disipar el calor. Actualmente, muchos camiones totalmente eléctricos están equipados con motores síncronos de imanes permanentes, que aún requieren un sistema de refrigeración para la disipación del calor bajo cargas pesadas, como subir pendientes. Si el motor funciona a altas temperaturas durante un período prolongado, puede provocar la desmagnetización de los imanes permanentes del motor, provocando daños irreversibles.

La aplicación de sistemas de gestión térmica de baterías es una de las tecnologías clave para garantizar el funcionamiento normal de las baterías de tracción en diferentes temperaturas y condiciones en los vehículos eléctricos. Permite maximizar la utilización de la energía de la batería para ayudar en la conducción. El objetivo principal de estos sistemas es mantener la temperatura de la batería dentro de un rango apropiado, permitiendo que la batería alcance un rendimiento óptimo.

Por ejemplo, el sistema de gestión térmica puede ajustar la temperatura interna de la batería en función de diferentes temperaturas ambientales, reduciendo así el impacto de la temperatura externa en el rendimiento de la batería. Además, el sistema de gestión térmica puede prevenir la formación de puntos calientes localizados y minimizar las variaciones de temperatura dentro del paquete de baterías, mitigando los efectos perjudiciales causados ​​por el sobrecalentamiento localizado.

En el mercado actual de vehículos comerciales, las principales soluciones de gestión térmica de baterías se pueden clasificar en dos tipos: refrigeración por aire y refrigeración líquida. La refrigeración por aire se utiliza predominantemente en pequeñas furgonetas eléctricas y camiones ligeros, mientras que la refrigeración líquida se aplica más comúnmente en camiones eléctricos pesados ​​y tractocamiones eléctricos que requieren una mayor potencia de salida.

La refrigeración por aire utiliza un flujo de aire natural para disipar el calor de la batería. También hay una versión mejorada de refrigeración por aire, en la que se añaden materiales conductores de calor a los electrodos en ambos extremos de las celdas de la batería. Esto permite que el calor se transfiera a través de los materiales conductores a la carcasa metálica para una disipación del calor más eficiente. Este sistema de refrigeración por aire mejorado ofrece una eficiencia general mejorada de disipación de calor.

Las ventajas de la refrigeración por aire residen principalmente en su estructura simple, su bajo costo y la ausencia de posibles fugas de líquido, lo que mejora la confiabilidad general. En general, para las furgonetas eléctricas pequeñas y los camiones ligeros eléctricos que priorizan las ventajas de precio, la gestión térmica de la refrigeración por aire es claramente una opción más adecuada.

Si bien la tecnología de refrigeración por aire, que utiliza el aire como medio, ofrece algunas ventajas de costos, también tiene inconvenientes notables. Su eficiencia de enfriamiento es relativamente baja y el efecto de enfriamiento general es moderado, ya que depende únicamente del flujo de aire externo para la disipación del calor. La eficacia de la refrigeración es limitada, especialmente durante descargas de alta potencia. Además, la refrigeración por aire está directamente influenciada por las temperaturas externas, especialmente en condiciones climáticas extremadamente cálidas o frías, lo que puede afectar hasta cierto punto la disipación de calor y la eficiencia de transferencia de la batería.

En comparación con los camiones eléctricos con refrigeración por aire para la gestión térmica de la batería, la refrigeración líquida ofrece una disipación del calor y un aislamiento más eficaces. El principio de refrigeración líquida implica hacer circular un refrigerante dentro del circuito de fluido refrigerante dentro del paquete de baterías para eliminar el calor generado durante el funcionamiento de la batería, proporcionando así una disipación de calor eficiente para la batería.

En términos simples, la refrigeración líquida implica la disposición de múltiples tuberías dentro del paquete de baterías. Cuando se requiere refrigeración, se bombea un refrigerante a estas tuberías y el calor generado por la batería se elimina a través de un sistema de circulación de agua, logrando el efecto de enfriamiento.

Además de una disipación de calor más eficiente para el paquete de baterías, algunos sistemas de gestión térmica de refrigeración líquida también incorporan capacidades de calentamiento de la batería. Esto permite que la batería alcance rápidamente su temperatura de funcionamiento óptima incluso en ambientes fríos. Claramente, la refrigeración líquida ofrece una eficiencia de disipación de calor mayor y más sólida en comparación con la refrigeración por aire. Incluso bajo cargas pesadas o salidas de alta potencia, cuando la carga de energía de la batería es excesiva, el sistema de circulación de agua de refrigeración líquida puede enfriar rápidamente el paquete de baterías. Además, la refrigeración líquida proporciona una disipación de calor más uniforme, reduce las diferencias de temperatura entre las celdas de la batería y mejora eficazmente la estabilidad y la vida útil del paquete de baterías.

Las soluciones de gestión térmica de refrigeración líquida pueden controlar de manera más eficiente la temperatura de la batería dentro de un rango razonable, mejorando así aún más la eficiencia de trabajo, la estabilidad y la durabilidad del paquete de baterías. Sin embargo, en términos de costes de compra, los camiones eléctricos equipados con refrigeración líquida son notablemente más caros que los de refrigeración por aire. El diseño general también es más complejo. Si su entorno operativo tiene temperaturas adecuadas y tiene buenos hábitos de conducción, usar refrigeración por aire es completamente suficiente.

Muchos fabricantes equipan ahora los paquetes de baterías tanto de pequeñas furgonetas eléctricas como de camiones eléctricos ligeros con funciones de calefacción. El principio detrás de esto es proporcionar calefacción auxiliar a la batería mediante elementos calefactores eléctricos, asegurando que la batería se caliente y evitando que funcione a temperaturas excesivamente bajas. Esto ayuda a mejorar la eficiencia de la batería. La función de calentamiento de la batería permite que la batería funcione de manera más eficiente, aumentando así el rango de conducción y reduciendo la ocurrencia de una degradación excesiva del rendimiento de la batería.

Líneas de refrigeración líquida reservadas pero no conectadas▲

Para los camiones de nueva energía, un sistema eficiente de gestión térmica de la batería es extremadamente importante y tiene un gran impacto en la experiencia de conducción.