باعتبارها مصدر الطاقة الرئيسي لمركبات الطاقة الجديدة، فإن بطاريات الطاقة لها أهمية كبيرة لمركبات الطاقة الجديدة.أثناء الاستخدام الفعلي للمركبة، ستواجه البطارية ظروف عمل معقدة ومتغيرة.من أجل تحسين نطاق السير، تحتاج السيارة إلى ترتيب أكبر عدد ممكن من البطاريات في مساحة معينة، وبالتالي فإن مساحة مجموعة البطارية في السيارة محدودة للغاية.تولد البطارية الكثير من الحرارة أثناء تشغيل السيارة وتتراكم في مساحة صغيرة نسبيًا مع مرور الوقت.نظرًا للتكديس الكثيف للخلايا في حزمة البطارية، فإنه من الصعب نسبيًا أيضًا تبديد الحرارة في المنطقة الوسطى إلى حد ما، مما يؤدي إلى تفاقم عدم تناسق درجة الحرارة بين الخلايا، مما سيقلل من كفاءة الشحن والتفريغ للبطارية و تؤثر على قوة البطارية.سوف يسبب انفلاتًا حراريًا ويؤثر على سلامة النظام وعمره.
درجة حرارة بطارية الطاقة لها تأثير كبير على أدائها وعمرها وسلامتها.في درجات الحرارة المنخفضة، ستزداد المقاومة الداخلية لبطاريات الليثيوم أيون وستنخفض السعة.في الحالات القصوى، سوف يتجمد المنحل بالكهرباء ولا يمكن تفريغ البطارية.سيتأثر أداء نظام البطارية في درجات الحرارة المنخفضة بشكل كبير، مما يؤدي إلى أداء خرج الطاقة للسيارات الكهربائية.التلاشي وتقليل النطاق.عند شحن مركبات الطاقة الجديدة في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، يقوم نظام إدارة المباني العام أولاً بتسخين البطارية إلى درجة حرارة مناسبة قبل الشحن.إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح، فسوف يؤدي ذلك إلى زيادة شحن الجهد بشكل فوري، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي داخلي، وقد يحدث المزيد من الدخان أو الحريق أو حتى الانفجار.إن مشكلة سلامة الشحن في درجات الحرارة المنخفضة لنظام بطارية السيارة الكهربائية تقيد الترويج للسيارات الكهربائية في المناطق الباردة إلى حد كبير.
تعد الإدارة الحرارية للبطارية إحدى الوظائف المهمة في BMS، وذلك بشكل أساسي للحفاظ على عمل مجموعة البطارية في نطاق درجة حرارة مناسب في جميع الأوقات، وذلك للحفاظ على أفضل حالة عمل لحزمة البطارية.تتضمن الإدارة الحرارية للبطارية بشكل أساسي وظائف التبريد والتدفئة ومعادلة درجة الحرارة.يتم ضبط وظائف التبريد والتدفئة بشكل أساسي لتتناسب مع التأثير المحتمل لدرجة الحرارة المحيطة الخارجية على البطارية.يتم استخدام معادلة درجة الحرارة لتقليل اختلاف درجة الحرارة داخل مجموعة البطارية ومنع التحلل السريع الناتج عن ارتفاع درجة حرارة جزء معين من البطارية.
بشكل عام، تنقسم أوضاع تبريد بطاريات الطاقة بشكل أساسي إلى ثلاث فئات: تبريد الهواء، والتبريد السائل، والتبريد المباشر.يستخدم وضع تبريد الهواء الرياح الطبيعية أو هواء التبريد الموجود في مقصورة الركاب للتدفق عبر سطح البطارية لتحقيق التبادل الحراري والتبريد.يستخدم التبريد السائل بشكل عام خط أنابيب تبريد مستقل لتسخين أو تبريد بطارية الطاقة.في الوقت الحاضر، هذه الطريقة هي التيار الرئيسي للتبريد.على سبيل المثال، يستخدم كل من تسلا وفولت طريقة التبريد هذه.يقوم نظام التبريد المباشر بإزالة خط أنابيب التبريد الخاص ببطارية الطاقة ويستخدم المبرد مباشرة لتبريد بطارية الطاقة.
1. نظام تبريد الهواء:
في بطاريات الطاقة المبكرة، نظرًا لصغر حجمها وكثافة الطاقة، تم تبريد العديد من بطاريات الطاقة عن طريق تبريد الهواء.تبريد الهواء (سخان الهواء بي تي سي) ينقسم إلى فئتين: تبريد الهواء الطبيعي وتبريد الهواء القسري (باستخدام المروحة)، ويستخدم الرياح الطبيعية أو الهواء البارد في الكابينة لتبريد البطارية.
الممثلون النموذجيون لأنظمة تبريد الهواء هم Nissan Leaf وKia Soul EV وما إلى ذلك؛حاليًا، يتم ترتيب بطاريات 48 فولت للمركبات الهجينة الصغيرة 48 فولت بشكل عام في مقصورة الركاب، ويتم تبريدها عن طريق تبريد الهواء.هيكل نظام تبريد الهواء بسيط نسبيًا، والتكنولوجيا ناضجة نسبيًا، والتكلفة منخفضة.ومع ذلك، نظرًا للحرارة المحدودة التي يمتصها الهواء، فإن كفاءة التبادل الحراري منخفضة، وتوحيد درجة الحرارة الداخلية للبطارية ليس جيدًا، ومن الصعب تحقيق تحكم أكثر دقة في درجة حرارة البطارية.ولذلك، فإن نظام تبريد الهواء مناسب بشكل عام للمواقف ذات المدى القصير ووزن السيارة الخفيف.
ومن الجدير بالذكر أنه بالنسبة لنظام تبريد الهواء، فإن تصميم قناة الهواء يلعب دورًا حيويًا في تأثير التبريد.تنقسم مجاري الهواء بشكل أساسي إلى مجاري هواء تسلسلية ومجاري هواء متوازية.الهيكل التسلسلي بسيط، لكن المقاومة كبيرة؛الهيكل الموازي أكثر تعقيدًا ويشغل مساحة أكبر، لكن توحيد تبديد الحرارة جيد.
2. نظام التبريد السائل
وضع التبريد السائل يعني أن البطارية تستخدم سائل تبريد لتبادل الحرارة (سخان سائل التبريد PTC).يمكن تقسيم سائل التبريد إلى نوعين يمكنهما الاتصال مباشرة بخلية البطارية (زيت السيليكون، زيت الخروع، إلخ) والاتصال بخلية البطارية (الماء وجلايكول الإيثيلين، إلخ) من خلال قنوات المياه؛في الوقت الحاضر، يتم استخدام المحلول المختلط من الماء والإيثيلين جلايكول بشكل أكبر.يضيف نظام التبريد السائل عمومًا مبردًا للاقتران مع دورة التبريد، ويتم إزالة حرارة البطارية من خلال المبرد؛مكوناته الأساسية هي الضاغط والمبرد ومضخة مياه كهربائية.كمصدر للطاقة للتبريد، يحدد الضاغط قدرة التبادل الحراري للنظام بأكمله.يعمل المبرد كتبادل بين مادة التبريد وسائل التبريد، وكمية التبادل الحراري تحدد بشكل مباشر درجة حرارة سائل التبريد.تحدد مضخة الماء معدل تدفق سائل التبريد في خط الأنابيب.كلما كان معدل التدفق أسرع، كان أداء نقل الحرارة أفضل، والعكس صحيح.
وقت النشر: 30-مايو-2023
