Il sistema di gestione termica con raffreddamento a liquido elimina i gradienti di temperatura per prolungare la durata della batteria agli ioni di litio

La minaccia nascosta: l’incoerenza della temperatura tra le celle della batteria

Con l’intensificarsi del riscaldamento globale, della carenza energetica e dell’inquinamento ambientale, i veicoli elettrici sono emersi come un’alternativa convincente alle automobili convenzionali. Tuttavia, durante il funzionamento del veicolo elettrico, in particolare durante l'accelerazione e la salita, la corrente della batteria aumenta rapidamente, generando notevole calore. Mentre la temperatura eccessiva rappresenta una minaccia ben nota alle prestazioni e alla sicurezza della batteria, un fattore meno visibile ma altrettanto pericoloso è l’incoerenza della temperatura tra le celle della batteria.

Quando celle diverse all'interno di un pacco batteria funzionano a temperature diverse, i loro tassi di degrado divergono. Alcune celle invecchiano più velocemente di altre, riducendo la capacità complessiva del pacco, accorciando la durata del sistema e creando potenziali rischi per la sicurezza. Anche le basse temperature compromettono l’efficienza di carica e scarica. Per garantire prestazioni, longevità e sicurezza della batteria agli ioni di litio in condizioni di guida complesse e variabili, un sistema di gestione termica deve mantenere non solo le temperature ottimali ma anche l’uniformità della temperatura.

Per soddisfare questo requisito critico, il team di ingegneri di Tenglong Automotive ha sviluppato un sistema di gestione termica del raffreddamento a liquido progettato specificamente per i pacchi batterie agli ioni di litio dei veicoli elettrici.

Eccellenza ingegneristica: controllo intelligente con focus sull'uniformità della temperatura

Il progetto RD13 introduce una sofisticata architettura di raffreddamento a liquido con funzionalità complete di monitoraggio e controllo:

▸ Rete di microcontrollori integrata: un microcontrollore centrale si collega tramite cavi all'alimentazione di bordo del veicolo, alle serrande dell'aria, agli azionamenti a frequenza variabile e ai sensori di temperatura. Gli azionamenti a frequenza variabile controllano sia i ventilatori che le pompe di circolazione, consentendo una regolazione precisa della potenza di raffreddamento in base alle condizioni in tempo reale.

▸ Interfaccia utente e funzionalità di sicurezza: il microcontrollore si interfaccia con uno schermo di visualizzazione, un modulo di avviso, un modulo di impostazione dei parametri, un modulo di confronto dati e un modulo di archiviazione dati, fornendo agli operatori piena visibilità e controllo sul sistema di gestione termica.

▸ Interfaccia termica ottimizzata: una piastra di raffreddamento è posizionata sotto il modulo della batteria di alimentazione. Un cuscinetto termicamente conduttivo è posizionato tra il fondo del modulo batteria e la piastra di raffreddamento per garantire un contatto eccellente e massimizzare l'efficienza del trasferimento di calore.

▸ Configurazione del flusso in serie-parallelo: il circuito di raffreddamento è progettato utilizzando una combinazione di connessioni in serie e in parallelo, ottimizzate per soddisfare i requisiti di layout spaziale mantenendo una distribuzione uniforme del refrigerante su tutte le celle della batteria.

Innovazioni chiave per la longevità della batteria

▸ Risparmio energetico a frequenza variabile: il sistema regola la potenza del ventilatore e della pompa dell'acqua in base ai livelli di temperatura rilevati, riducendo significativamente il consumo energetico durante il normale funzionamento.

▸ Eliminazione del gradiente di temperatura: garantendo una distribuzione uniforme della temperatura nel pacco batteria, il sistema riduce al minimo le differenze di temperatura tra le celle situate in posizioni diverse. Ciò fa sì che tutte le celle invecchino a ritmi quasi identici, prolungando sostanzialmente la durata di servizio complessiva del sistema batteria.

▸ Strategia di raffreddamento a fasi: un approccio di raffreddamento a fasi riduce le differenze di temperatura all'interno del modulo batteria accelerando la velocità di raffreddamento. Questo duplice vantaggio garantisce prestazioni ottimali della batteria, longevità e sicurezza nelle condizioni di guida complesse e variabili che i veicoli elettrici incontrano abitualmente.

Risultati comprovati e proprietà intellettuale

Il progetto rappresenta l'implementazione di successo di un brevetto d'invenzione nazionale: "Un sistema di raffreddamento della batteria per veicoli a nuova energia" (brevetto n. ZL201810502762.X). Il design brevettato presenta un alloggiamento protettivo, prese d'aria posizionate strategicamente con schermi antipolvere e serrande, ventilatori per convezione forzata, piastre termoconduttrici montate perpendicolarmente alle pareti dell'alloggiamento e sensori di temperatura integrati per il monitoraggio in tempo reale.

La commissione di valutazione finale ha confermato che il sistema è stato applicato con successo alla linea di prodotti per veicoli di irrorazione dell'azienda, dove garantisce prestazioni, longevità e sicurezza della batteria in condizioni operative complesse. Il prodotto ha raggiunto vendite commerciali, offrendo ritorni economici positivi.

Impegno per una gestione termica di precisione

Il progetto RD13 rafforza l'impegno di Xiangyang Tenglong Automotive verso una protezione avanzata della batteria attraverso un controllo termico di precisione. Integrando questo sistema di gestione termica del raffreddamento a liquido nella nostra gamma di veicoli, compresi veicoli per l'irrorazione, autobus e veicoli logistici, garantiamo che ogni cella della batteria funzioni alla temperatura ottimale, invecchi in modo uniforme e offra la massima durata di servizio, fornendo ai nostri clienti veicoli elettrici sicuri, affidabili e durevoli.

Proposta di progetto RD13 per la progettazione di un sistema di gestione termica del raffreddamento a liquido per batterie agli ioni di litio di veicoli elettrici