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신에너지 차량 냉각 시스템: '직접 냉각+수냉'이 주요 개발 방향이 될 것(그림)

2024-06-27

신에너지 파워 배터리 팩의 방열 시스템은 신 에너지 파워 배터리 팩을 냉각시킬 수 있습니다. 신에너지 전력 배터리의 열을 방출하는 방법에는 공냉식, 수냉식, 직접 냉각의 세 가지 방법이 있습니다. 공기 냉각 모드에서는 열 방출 시스템이 자연풍이나 팬을 사용하여 차량 자체 증발기로 배터리를 냉각합니다. 수냉식 모드에서 라디에이터는 일반적으로 냉동 사이클 시스템과 결합되어 냉매를 통해 배터리의 열을 제거합니다. 직접 냉각 모드에서 방열 시스템은 냉매 증발 잠열의 원리를 이용하여 차량 또는 배터리 시스템에 공조 시스템을 구축하고 배터리 시스템에 공조 시스템의 증발기를 설치합니다. 증발기에서 냉매가 증발하면서 배터리 시스템의 열을 신속하고 효율적으로 빼앗아 배터리 시스템의 냉각이 완성된다.


공기 냉각 기술


공랭식 기술은 현재 신에너지 전력 배터리에 가장 널리 사용되는 방열 기술이다. 강제 공기 흐름은 팬이나 차량 이동 중 역풍 또는 압축 공기에 의해 생성될 수 있습니다. 다른 기술에 비해 공냉식 기술은 비교적 간단하고 안전하며 유지 관리가 쉽습니다. 토요타의 하이브리드 전기자동차 프리우스(Prius)와 혼다의 인사이트(Insight)는 모두 공냉식을 사용하는 반면, 닛산, GM 등 자동차 회사들이 개발한 열 관리 시스템은 주로 강제 공냉식을 사용한다.


중국의 다양한 유형의 신에너지 동력 배터리는 기본적으로 공랭식 기술을 사용하며 국내 기술은 기본적으로 외국 수준과 비슷하며 저렴한 비용으로 우수한 방열 성능을 달성할 수 있습니다.


액체 냉각 기술과 비교하여 공기 냉각 기술과 배터리 표면 사이의 열교환 계수가 낮고 냉각 및 가열 속도가 느리며 배터리 상자 내부의 온도 균일성을 제어하기가 쉽지 않으며 배터리 상자의 밀봉 설계가 어렵고 먼지와 방수 기능도 좋지 않습니다.


수냉 기술


수냉식 방열 시스템에는 주로 전자 워터 펌프, 열교환기, 배터리 방열판, PTC 히터, 팽창 탱크가 포함됩니다.


수냉식 기술은 액체 열교환을 기반으로 한 냉각 기술입니다. 공랭식 기술보다 효율적이고, 전기차 배터리 팩 내부 온도가 더 균일하며, 차량의 냉각 시스템과 통합될 수 있고, 배터리 벽 사이의 열교환 계수가 높으며, 냉각 및 가열 속도가 빠릅니다. . 그러나 수냉식 기술을 적용한 시스템은 더욱 복잡하고 무거우며 수리 및 유지관리가 어렵고 누수 가능성도 존재한다.

수냉식 기술은 해외에서 오래 전부터 연구되어 적용되어 왔습니다. 지속적인 탐구, 연습 및 개선을 통해 시스템의 열교환 계수와 냉각 및 가열 속도가 좋은 수준에 도달했습니다. 또한, 신소재 적용을 통해 외산 수냉 시스템의 무게도 감소시켰다.


현재 해외에서는 Tesla, GM Volt, Peugeot Citroen, BMW i3 등 자동차 브랜드에서 주로 수냉식 기술을 사용하고 있습니다. Tesla Model S는 수냉식 기술을 사용하여 배터리를 냉각합니다. Tesla는 각 배터리 셀이 감독되고 상태 데이터가 언제든지 피드백 및 처리될 수 있도록 배터리 레이아웃, 열 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템에 대해 매우 심층적인 설계를 수행했습니다. 단일 소형 배터리 셀의 경우 Tesla는 이를 강철 칸막이에 독립적으로 담습니다. 동시에, 액체 냉각 시스템은 각 배터리 셀을 냉각하고, 서로 간의 온도 차이를 줄이고, 배터리 자연 발화 위험을 상대적으로 줄이는 데 특화될 수 있습니다.


최근 몇 년 동안 우리나라의 신에너지 전력 배터리 냉각 시스템 기술이 지속적으로 발전함에 따라 수냉식 제품이 점차 공냉식 제품을 대체하는 추세를 보이고 있습니다.


BYD, Geely 등 관련 자동차 제조업체는 신에너지 차량에 수냉식 제품을 적용했습니다. 앞으로도 산업기술의 지속적인 발전으로 '직냉각+수냉각' 방식이 시장 연구개발의 주요 방향이 될 것이다.

중국에서는 JAC iEV7S와 같은 소수의 신에너지 차량이 수냉식 기술을 사용합니다. JAC 신에너지 순수 전기 SUV - iEV7S는 수냉식 기술을 사용하여 배터리 팩의 온도를 섭씨 10~35도 사이에서 제어합니다. 영하 30도의 초저온 환경에서도 항속거리에 영향을 주지 않고 정상적으로 충전이 가능하다. 차세대 배터리 팩 수냉식 기술은 저온에서 배터리의 급속 가열을 실현합니다. -30℃ 환경 및 -15℃ 배터리 셀 조건에서 배터리는 40분 이내에 10℃ 이상으로 가열될 수 있습니다. 동시에 뛰어난 배터리 냉각 성능은 고속+고속 충전 연속 주행 요구 사항을 충족하며, 배터리 온도는 35℃ 이하로 제어된다.


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