열관리 기술 분석
순수 전기차용 배터리
전원 배터리 열 관리 기술
1. 배터리 냉각
일반적으로 순수 전기 자동차의 전원 배터리 냉각 방식에는 주로 공냉식, 액체 냉각 및 직접 냉각이 포함됩니다.
1) 공기 냉각(air Cooling) 기술은 자연풍이나 차량 냉동 시스템에서 생성된 차가운 공기를 이용하여 열 대류 또는 열 전도를 통해 열을 제거하여 배터리 냉각을 달성하는 기술입니다. 공냉식 기술은 시스템이 간단하고 비용이 저렴하며 유지관리가 용이하다는 특징을 갖고 있어 널리 사용되고 있습니다.
2) 액체 냉각 기술은 액체를 열 전달 매체로 사용하며, 액체가 전원 배터리 내부의 파이프를 통해 흐를 때 열을 빼앗아갑니다. 액체 냉각에 사용되는 액체는 대부분 차량 냉각 시스템을 순환하는 냉각수입니다. 냉각수에 의해 운반된 열은 라디에이터를 통해 공기로 손실됩니다. 일부 차량에는 냉각 시스템에 칠러(Chiller)라는 열교환기가 장착되어 차량 냉각 시스템과 냉동 시스템을 결합하여 시스템 냉각 효과를 높입니다. 공기 냉각 기술과 비교하여 액체 냉각 기술은 강력한 냉각 능력, 우수한 균일성 및 빠른 속도의 특성을 가지고 있습니다.
3) 직접 냉각 기술은 냉동 시스템의 냉매를 사용하여 전원 배터리의 열을 직접 제거합니다. 팽창 밸브와 증발기 세트가 전원 배터리 내부에 설치됩니다. 증발기에서는 냉매가 증발하고 열을 흡수합니다. 직접 냉각 기술에는 액체 냉각 기술에서 볼 수 있는 열교환기가 없기 때문에 직접 냉각이 더 효율적입니다. 그러나 전원 배터리가 냉각되면 냉동 시스템의 냉매 일부를 제거해야 하며, 이는 실내의 냉각 효과에 영향을 미치고 편안함을 감소시킵니다.
2 배터리 가열
전력 배터리 가열 기술에는 배터리 자체 가열과 외부 가열 요소 사용이라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 배터리 자체 발열은 이름에서 알 수 있듯이 충전 및 방전 중에 배터리에서 발생하는 열을 사용하여 배터리 온도를 높입니다. 그러나 이 방법은 가열 효율이 느려 기본적으로 폐기되었다.
외부발열체의 주요 용도는 발열필름과 PTC입니다. 발열필름은 배터리 모듈 표면에 밀착돼 전원 공급 시 열을 발생시켜 배터리 온도를 높이는 역할을 한다. 배터리 가열 방법은 냉각 방법과 유사하며 공기 가열, 물 가열 및 냉매 직접 가열의 세 가지 유형이 있습니다.
3 열 관리 시스템
배터리를 냉각하고 가열할 때 다양한 방법을 독립적으로 선택할 수 있습니다. 그러나 차량 통합이 점점 더 높아짐에 따라 차량 열 관리 시스템에 대한 요구 사항도 높아졌습니다. 따라서 배터리를 냉각하고 가열할 수 있는 열 관리 시스템이 등장했습니다. 일부 차량에서는 차량 냉각 시스템, 전원 배터리 냉각/난방, 실내 냉방 및 난방을 결합한 히트펌프 에어컨을 사용하여 고도로 통합된 열 관리 시스템을 개발하기도 했습니다. 세 가지 주요 시스템이 유기적으로 결합되어 있습니다.
차량 열관리 시스템 케이스
1. 열 관리 시스템 아키텍처
특정 순수 전기 자동차의 열 관리 시스템 아키텍처는 그림 1에 나와 있습니다. 이 열 관리 시스템은 히트 펌프 에어컨을 사용하여 배터리의 직접 냉각 및 가열, 전기 구동 시스템 냉각 및 냉각의 유기적 통합을 달성합니다. 그리고 승객실의 난방. 전기 구동 회로에는 별도의 수냉식 회로가 설치되어 있으며, 이는 열 전달용 판형 열 교환기를 통해 열 펌프 시스템에 연결되어 폐열 회수 및 실속 가열 기능을 실현할 수 있습니다. 추운 겨울에는 히트펌프 에어컨의 열악한 난방 효과 문제를 해결하기 위해 PTC를 매칭하여 객실의 난방 효과를 높였습니다. 열 관리 시스템을 사용하면 여러 모드에서 냉방 및 난방 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
2. 열관리 시스템의 원리
시스템에는 여러 가지 작동 모드가 있으므로 이 기사에서는 배터리 또는 실내를 냉각해야 하는 냉각 및 가열 모드의 작동 원리만 소개합니다.
1) 전원 배터리 냉각 원리. 전원 배터리 온도가 높아 냉각이 필요한 경우 시스템의 에어컨 및 냉동 솔레노이드 밸브, 공기 열 교환 솔레노이드 밸브, 배터리 전자 팽창 밸브 및 배터리 냉각 솔레노이드 밸브가 열립니다(배터리 가열 솔레노이드 밸브가 닫혀 있음). 냉매가 배터리 전자 팽창 밸브를 통해 흐를 때 조절 및 팽창 후 배터리 팩 판형 열 교환기에서 증발 및 열을 흡수하여 열을 빼앗아 배터리 냉각 목적을 달성합니다. 이때 승객실에도 냉방이 필요한 경우 냉동 전자 팽창 밸브만 열면 됩니다(에어컨 및 난방 솔레노이드 밸브는 닫혀 있음). 냉매의 일부는 자동차의 증발기에서 증발하여 열을 흡수하여 승객실의 냉각을 달성합니다.
2) 파워 배터리 가열 원리. 배터리 온도가 낮아 가열해야 할 때 시스템의 배터리 가열 솔레노이드 밸브, 배터리 전자 팽창 밸브, 수원 열교환 솔레노이드 밸브 및 에어컨 가열 솔레노이드 밸브가 열립니다 (난방 전자 팽창 밸브, 에어컨 및 냉동 솔레노이드 밸브, 공기 열교환 솔레노이드 밸브, 냉동 전자 팽창 밸브가 닫혀 있음) 압축기에 의해 압축된 고온 냉매가 배터리 팩 판형 열교환기를 통과하여 저온 배터리를 가열합니다. 가열 후 냉매 온도가 낮아지고 판형 열교환기를 통해 흐르며 전기 구동 회로의 열을 흡수하여 폐열 회수를 실현합니다. 이때 승객실에도 난방이 필요한 경우 난방용 전자 팽창 밸브만 열면 고온 냉매의 일부가 자동차의 응축기를 통과하여 승객실로 열을 방출한 다음 자동차와 병합됩니다. 사이클에 계속 참여하려면 판형 열교환기 앞에 배터리 가열 냉매를 배치해야 합니다. . 주변 온도가 매우 낮으면 시스템이 PTC 실내 보조 난방 장치를 켭니다.