À l'heure actuelle, la pollution mondiale augmente de jour en jour. Les émissions des véhicules à carburant traditionnel ont aggravé la pollution atmosphérique et accru les émissions mondiales de gaz à effet de serre. La conservation de l'énergie et la réduction des émissions sont devenues une préoccupation majeure pour la communauté internationale.HVCHLes véhicules à énergies nouvelles occupent une part relativement importante du marché automobile grâce à leur énergie électrique propre, non polluante et à haut rendement. Principale source d'énergie des véhicules 100 % électriques, les batteries lithium-ion sont largement utilisées en raison de leur capacité énergétique élevée et de leur longue durée de vie.
Les batteries lithium-ion génèrent beaucoup de chaleur lors de leur fonctionnement et de leur décharge, ce qui affecte considérablement leurs performances et leur durée de vie. Leur température de fonctionnement optimale se situe entre 20 et 40 °C, et non entre 0 et 50 °C. Une accumulation de chaleur au-delà de 50 °C réduit directement leur durée de vie, et si la température dépasse 80 °C, la batterie risque d'exploser.
Cet article, consacré à la gestion thermique des batteries, synthétise les technologies de refroidissement et de dissipation de chaleur des batteries lithium-ion en fonctionnement, en intégrant diverses méthodes et technologies de dissipation thermique développées en Chine et à l'étranger. L'étude porte sur le refroidissement par air, le refroidissement liquide et le refroidissement par changement de phase. Elle aborde les progrès et les difficultés techniques actuels en matière de refroidissement des batteries et propose des pistes de recherche futures concernant la gestion thermique des batteries.
Refroidissement par air
Le refroidissement par air sert à maintenir la batterie dans son environnement de fonctionnement et à échanger de la chaleur par l'air, principalement par refroidissement à air forcé (réchauffeur d'air PTCLe refroidissement par air présente plusieurs avantages : faible coût, grande adaptabilité et sécurité élevée. Cependant, pour les batteries lithium-ion, il offre un faible rendement de transfert thermique et est sujet à une répartition inégale de la température, c’est-à-dire une faible uniformité thermique. De plus, sa faible capacité thermique massique le rend limité, nécessitant d’être associé à d’autres méthodes de refroidissement. L’efficacité du refroidissement par air dépend principalement de la disposition des batteries et de la surface de contact entre le canal de flux d’air et les batteries. Une structure de système de gestion thermique de batteries refroidies par air en parallèle améliore l’efficacité du refroidissement en optimisant l’espacement des batteries.
refroidissement liquide
L'influence du nombre de canaux et de la vitesse d'écoulement sur l'effet de refroidissement
Refroidissement liquide (réchauffeur de liquide de refroidissement PTCLe refroidissement liquide est largement utilisé pour la dissipation thermique des batteries automobiles grâce à ses excellentes performances de dissipation et à sa capacité à maintenir une température uniforme. Comparé au refroidissement par air, il offre un meilleur transfert de chaleur. Le refroidissement liquide dissipe la chaleur soit par circulation d'un fluide caloporteur dans les canaux entourant la batterie, soit par immersion de cette dernière dans le fluide. Présentant de nombreux avantages en termes d'efficacité et de consommation d'énergie, le refroidissement liquide est devenu la solution dominante pour la gestion thermique des batteries. Cette technologie est actuellement utilisée dans des véhicules comme l'Audi A3 et la Tesla Model S. De nombreux facteurs influencent l'efficacité du refroidissement liquide, notamment la forme et le matériau des tubes, le fluide caloporteur, le débit et la perte de charge à la sortie. En faisant varier le nombre de canaux et leur rapport longueur/diamètre, l'influence de ces paramètres structurels sur la capacité de refroidissement du système à un taux de décharge de 2C a été étudiée en modifiant la disposition des entrées des canaux. À mesure que le rapport de hauteur augmente, la température maximale de la batterie lithium-ion diminue, mais le nombre de coureurs augmente dans une certaine mesure, et la baisse de température de la batterie devient également plus faible.
Date de publication : 7 avril 2023
