تسخين سائل متوسط
يُستخدم التسخين السائل عادةً في نظام إدارة الحرارة السائلة في المركبات. فعندما تحتاج بطارية المركبة إلى التسخين، يُسخّن السائل في النظام بواسطة سخان دوراني، ثم يُنقل السائل الساخن إلى أنبوب تبريد البطارية. تتميز هذه الطريقة بكفاءة تسخين عالية وتوزيع متساوٍ للحرارة. ومن خلال تصميم دائرة كهربائية مُحكم، يُمكن تبادل الحرارة بين أجزاء نظام المركبة بكفاءة لتحقيق هدف توفير الطاقة.
تُعدّ هذه الطريقة في التسخين الأقل استهلاكًا للطاقة بين طرق تسخين البطاريات الثلاث. ونظرًا لاعتمادها على نظام إدارة الحرارة السائل في المركبة، فإن تصميمها معقد، مع وجود احتمال لتسرب السائل. حاليًا، يُعدّ معدل استخدام هذه الطريقة أقل من معدل استخدام طريقة التسخين بالأغشية الكهربائية. مع ذلك، تتميز هذه الطريقة بمزايا كبيرة في استهلاك الطاقة وكفاءة التسخين، ومن المتوقع أن تُصبح الاتجاه السائد في تطوير أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات المركبات الكهربائية مستقبلًا. مثال توضيحي للمنتج:سخان سائل التبريد PTC.
تحسين الفرص في ظروف درجات الحرارة المنخفضة
المشكلة التي نواجهها
ينخفض نشاط البطارية في ظروف درجات الحرارة المنخفضة
تنتقل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الموجبة والسالبة في بطاريات الليثيوم لإتمام عمليتي الشحن والتفريغ. وقد أظهرت الدراسات أن جهد التفريغ وسعة تفريغ بطاريات الليثيوم أيون ينخفضان بشكل ملحوظ في بيئات درجات الحرارة المنخفضة. فعند درجة حرارة -20 درجة مئوية، لا تتجاوز سعة تفريغ البطارية 60% من سعتها في الظروف الطبيعية. كما تنخفض قدرة الشحن في هذه الظروف، ويزداد وقت الشحن.
إعادة تشغيل السيارة الباردة مع إيقاف التشغيل
في معظم ظروف التشغيل، يؤدي ركن السيارة في بيئة منخفضة الحرارة لفترة طويلة إلى تبريد نظامها بالكامل. وعند إعادة تشغيلها، لن تصل البطارية ومقصورة القيادة إلى درجة حرارة التشغيل المثلى. في ظل درجات الحرارة المنخفضة، ينخفض نشاط البطارية، مما يؤثر سلبًا على مدى سير السيارة وقدرتها الكهربائية، ويحد من تيار التفريغ الأقصى، الأمر الذي يشكل خطرًا على سلامة السيارة.
حل
استعادة حرارة الفرامل
عند تشغيل السيارة، وخاصةً عند القيادة بقوة، يُولّد قرص الفرامل في نظام الكبح حرارةً أكبر نتيجة الاحتكاك. تحتوي معظم السيارات عالية الأداء على قنوات تهوية للفرامل لتبريدها بكفاءة. يوجّه نظام توجيه هواء الفرامل الهواء البارد أمام السيارة عبر فتحات التهوية في المصد الأمامي إلى نظام الفرامل. يتدفق الهواء البارد عبر الفجوة بين طبقات قرص الفرامل المُهوى ليُخفف من حرارته. يُفقد جزء من هذه الحرارة في البيئة الخارجية ولا يُستفاد منه بالكامل.
في المستقبل، يمكن استخدام هيكل لتجميع الحرارة. تُوضع زعانف تبديد الحرارة النحاسية وأنابيب حرارية داخل أقواس عجلات السيارة لتجميع الحرارة المتولدة من نظام الفرامل. بعد تبريد أقراص الفرامل، يمر الهواء الساخن عبر الزعانف والأنابيب الحرارية لنقل الحرارة إلى دائرة مستقلة، ثم تُدخل الحرارة إلى عملية التبادل الحراري لنظام المضخة الحرارية عبر هذه الدائرة. أثناء تبريد نظام الفرامل، يُجمع هذا الجزء من الحرارة المهدرة ويُستخدم لتسخين حزمة البطارية والحفاظ على دفئها.
باعتبارها مركزًا هامًا لـالمركبات الكهربائية، نظام إدارة الحرارة في المركبات الكهربائيةيديرمكيف هواء PTCيُعد تخزين الطاقة، ونظام الدفع، وتبادل الحرارة بين مقصورات المركبة، من العناصر الأساسية في تصميمها. عند تصميم نظام إدارة حرارة البطارية، من الضروري التحكم في التكاليف مع مراعاة مختلف البيئات وظروف التشغيل لضمان عمل جميع مكونات المركبة ضمن درجة حرارة التشغيل المناسبة. يستطيع نظام إدارة حرارة البطارية الحالي تلبية متطلبات التحكم في درجة حرارة البطارية في معظم ظروف التشغيل، ولكن فيما يتعلق باستغلال الطاقة، وتوفيرها، وظروف التشغيل في درجات الحرارة المنخفضة، وغيرها، فإن أداء العزل الحراري للبطارية يحتاج إلى تحسين وتطوير.
تاريخ النشر: 29 أبريل 2024
