1. Qu'est-ce qu'un refroidisseur de batterie ?
Unrefroidisseur de batterie, également appelé échangeur de chaleur eau-réfrigérant pour batterie, est un élément clé d'unsystème de gestion thermique de la batterie. Sa tâche principale est d'évacuer la chaleur de la batterie et d'aider à maintenir la batterie à une température de fonctionnement sûre et efficace.
Son principe de fonctionnement est similaire à celui d’un climatiseur ou d’un réfrigérateur domestique. Grâce au cycle de changement de phase du réfrigérant, il transfère la chaleur du liquide de refroidissement de la batterie vers l'environnement extérieur. De cette façon, la batterie peut rester dans une plage de température idéale pour les performances, la sécurité et la durée de vie.
2. Principaux types et principes de fonctionnement des refroidisseurs de batterie
Selon le fluide de refroidissement, il existe deux solutions de refroidissement actif courantes utilisées dans les systèmes de gestion thermique des batteries :
• Refroidisseur de batterie à refroidissement liquide
• Refroidisseur de batterie à refroidissement direct
2.1 Refroidisseur de batterie à refroidissement liquide
Le refroidissement liquide est actuellement la technologie la plus efficace et la plus largement utilisée dans les véhicules électriques et les grands systèmes de stockage d’énergie.
Dans ce système, le refroidisseur de batterie refroidit une boucle de liquide de refroidissement séparée. Le liquide de refroidissement refroidi circule ensuite à travers la plaque de refroidissement de la batterie et absorbe la chaleur générée par les cellules de la batterie.
Composants du système
Compresseur
Le « cœur » du système. Il comprime le réfrigérant en un gaz à haute température et haute pression et pilote le cycle de réfrigération.
Condenseur
Installé à l'avant du véhicule ou dans une zone de ventilation du système. Il libère la chaleur du réfrigérant vers l’environnement et la condense en un liquide à haute pression.
Refroidisseur
Le composant central de l’échange thermique entre le réfrigérant et le liquide de refroidissement de la batterie. Le réfrigérant s'évapore à l'intérieur du refroidisseur et absorbe la chaleur du liquide de refroidissement de la batterie qui le traverse.
Détendeur
Le détendeur réduit la pression et la température du réfrigérant avant qu'il n'entre dans l'évaporateur.
Plaque de refroidissement liquide de batterie
Un composant de tuyau ou de plaque en contact direct ou indirect avec les cellules de la batterie. Le liquide de refroidissement refroidi circule à l'intérieur et absorbe la chaleur de la batterie.
Processus de travail
Le réfrigérant absorbe la chaleur du liquide de refroidissement de la batterie dans l'évaporateur (refroidisseur) et s'évapore en un gaz à basse température et basse pression.
Le gaz à basse température est aspiré dans le compresseur et comprimé en un gaz à haute température et haute pression.
Le gaz à haute température et haute pression pénètre dans le condenseur, où il libère de la chaleur dans l'air ambiant et se condense en un liquide à haute pression.
Le liquide à haute pression passe à travers le détendeur, devient un mélange à basse température et basse pression et entre à nouveau dans l'évaporateur pour répéter le cycle.
Pendant ce temps, le liquide de refroidissement refroidi de la batterie circule à travers la plaque de refroidissement du liquide de la batterie via la pompe à eau, éliminant continuellement la chaleur de la batterie et retournant au refroidisseur pour transférer la chaleur au réfrigérant.
Avantages
Efficacité de refroidissement élevée.
Dissipation thermique uniforme.
Forte capacité de contrôle de la température.
Convient aux scénarios de charge et de décharge haute puissance.
Inconvénients
Structure du système plus complexe.
Coût du système plus élevé.
Poids plus lourd en raison de composants de refroidissement supplémentaires.
2.2 Refroidisseur de batterie à refroidissement direct
Le refroidissement direct peut être considéré comme une version simplifiée de la solution de refroidissement liquide. Dans cette conception, le réfrigérant est utilisé directement pour refroidir la batterie.
Contrairement au système de refroidissement par liquide, le refroidissement direct supprime la boucle de liquide de refroidissement intermédiaire. Le réfrigérant quitte le système de climatisation et pénètre dans l'évaporateur ou la plaque de refroidissement intégrée à l'intérieur de la batterie, où il absorbe directement la chaleur générée par les cellules de la batterie.
Structure du système
La structure du système est similaire à celle de la solution de refroidissement liquide, mais la boucle de liquide de refroidissement, la pompe à eau et la tuyauterie associée sont supprimées.
Processus de travail
Le réfrigérant quitte le système de climatisation et entre directement dans l'évaporateur intégré à l'intérieur de la batterie.
Après être entré dans l'évaporateur, le réfrigérant s'évapore et absorbe directement la chaleur générée par la batterie.
Sans la boucle de liquide de refroidissement intermédiaire, le trajet de transfert de chaleur devient plus court, améliorant ainsi l'efficacité globale de l'échange de chaleur.
Avantages
Moins de composants.
Poids plus léger.
Structure plus compacte.
Efficacité d'échange thermique plus élevée grâce à moins d'étapes intermédiaires.
Inconvénients
Contrôle du système plus complexe.
La tuyauterie de réfrigérant à l’intérieur du bloc-batterie augmente le risque de fuite.
Entretien plus difficile.
3. Principaux avantages des refroidisseurs de batterie en matière de gestion thermique
La température de la batterie affecte directement ses performances, sa sécurité et sa durée de vie.
Pendant la charge, la décharge et le fonctionnement à charge élevée, les cellules de la batterie génèrent une grande quantité de chaleur. Si la température devient trop élevée, la puissance de charge peut diminuer, la puissance de sortie peut être limitée et le vieillissement de la batterie peut s'accélérer.
Un refroidisseur de batterie fournit un refroidissement actif en transférant efficacement la chaleur de la boucle de liquide de refroidissement de la batterie au circuit réfrigérant, aidant ainsi la batterie à maintenir un fonctionnement stable dans différentes conditions de travail.
Contrôle précis de la température
Un refroidisseur de batterie aide à maintenir la température de la batterie dans la plage de fonctionnement optimale. Un contrôle stable de la température garantit des performances constantes de la batterie dans différentes conditions environnementales.
Performances de charge rapide améliorées
Lors d'une charge rapide en courant continu, les batteries génèrent une chaleur importante en raison de l'entrée de courant élevée. Une forte capacité de refroidissement est essentielle pour éviter une réduction de la puissance de charge causée par une surchauffe.
Un refroidisseur de batterie permet de maintenir des performances de charge élevées tout en réduisant le stress thermique sur la batterie.
Sécurité de la batterie
Un refroidisseur de batterie fournit un refroidissement actif et forcé pour réduire le risque de surchauffe de la batterie. En contrôlant la température de la batterie dans une plage sûre, cela contribue à réduire le risque d’emballement thermique et améliore la sécurité globale du système.
Durée de vie prolongée de la batterie
Le maintien d’une température de fonctionnement stable contribue à réduire la dégradation de la batterie. Un environnement thermique approprié peut ralentir le vieillissement chimique à l’intérieur des cellules de la batterie et prolonger la durée de vie de la batterie.
Sortie de performances stables
Lors d'un fonctionnement à charge élevée, comme une conduite agressive ou des applications intensives, un refroidisseur de batterie aide à prévenir la limitation de puissance causée par une température excessive de la batterie.
4. Principaux scénarios d'application des refroidisseurs de batterie
Les refroidisseurs de batteries sont largement utilisés dans les applications où les batteries nécessitent des performances élevées, de longues heures de fonctionnement et un contrôle thermique fiable.
Véhicules électriques
Les refroidisseurs de batterie sont couramment utilisés dans les véhicules électriques, en particulier dans les véhicules électriques à batterie haute performance et les véhicules hybrides rechargeables. Ils aident à maintenir la température de la batterie lors d’une charge rapide, d’une conduite à grande vitesse et d’un fonctionnement à charge lourde.
Grands systèmes de stockage d'énergie
Les systèmes de stockage d'énergie au niveau du réseau et les conteneurs de stockage d'énergie commerciaux ou industriels nécessitent un fonctionnement de longue durée et à haute puissance. Une gestion thermique efficace est essentielle pour garantir la fiabilité du système et la durée de vie de la batterie.
Machines de construction électriques
Les machines de construction électriques, telles que les pelles électriques, les chargeuses et autres équipements lourds, nécessitent des solutions de gestion thermique puissantes en raison de leur fonctionnement continu à charge élevée.
Navires électriques et autres équipements de haute puissance
Les refroidisseurs de batterie sont également utilisés dans les navires électriques, les AGV et autres équipements de haute puissance où un fonctionnement stable de la batterie est requis.
5. Solution de gestion thermique de la batterie GUCHEN
Fort d'une vaste expérience dans le développement de systèmes de gestion thermique, GUCHEN proposecomposants de gestion thermique de batterie hautes performances, y compris les refroidisseurs de batterie et les solutions d'échange de chaleur associées.
Sur la base de différentes exigences d'application, GUCHEN peut également fournir des solutions de système de gestion thermique personnalisées pour aider les clients à obtenir un contrôle efficace de la température, un fonctionnement fiable et des performances système optimisées.
Refroidisseur de batterie Guchen appliqué dans8 kWet5 kWSystèmes de gestion thermique pour véhicules électriques
