تقنية إدارة الحرارة في تطبيقات السيارات

يمكن استخدام ألواح تبريد البطاريات للتبريد المباشر لحزم بطاريات المركبات الكهربائية بالكامل، وينقسم ذلك إلى تبريد مباشر (باستخدام مادة تبريد) وتبريد غير مباشر (باستخدام الماء). ويمكن تصميمها وملاءمتها وفقًا لنوع البطارية لتحقيق كفاءة تشغيل عالية وإطالة عمرها. يُعدّ مُبرّد البطارية ذو الدائرة المزدوجة، الذي يحتوي على مادتي تبريد داخل التجويف، مناسبًا لتبريد حزم بطاريات المركبات الكهربائية بالكامل، حيث يحافظ على درجة حرارة البطارية ضمن نطاق الكفاءة العالية ويضمن عمرًا مثاليًا لها.
لا تحتوي المركبات الكهربائية بالكامل على مصدر حرارة، لذاسخان PTC عالي الجهديلزم وجود نظام طاقة قياسي بقدرة 4-5 كيلوواط لتوفير تدفئة سريعة وكافية لداخلية السيارة. لا تكفي الحرارة المتبقية من السيارة الكهربائية بالكامل لتدفئة المقصورة بشكل كامل، لذا يلزم وجود نظام مضخة حرارية.

قد تتساءل عن سبب التركيز على السيارات الهجينة الصغيرة، والسبب في هذا التقسيم هو أن السيارات الهجينة التي تستخدم محركات وبطاريات عالية الجهد أقرب إلى السيارات الهجينة القابلة للشحن من حيث نظام إدارة الحرارة، لذا سيتم شرح بنية إدارة الحرارة لهذه السيارات في قسم السيارات الهجينة القابلة للشحن لاحقًا. وتشير السيارات الهجينة الصغيرة هنا بشكل أساسي إلى السيارات التي تعمل بمحرك 48 فولت وبطارية 48 فولت/12 فولت، مثل مولد بدء التشغيل بالحزام (BSG) بجهد 48 فولت. ويمكن تلخيص خصائص بنية إدارة الحرارة لهذه السيارات في النقاط الثلاث التالية.

يتم تبريد المحرك والبطارية بشكل أساسي بالهواء، ولكن تتوفر أيضًا خيارات التبريد بالماء والزيت.

إذا كان المحرك والبطارية مُبرَّدين بالهواء، فلن تكون هناك مشكلة تبريد إلكترونيات الطاقة تقريبًا، إلا إذا كانت البطارية من نوع 12 فولت، ثم تم استخدام محول تيار مستمر/مستمر ثنائي الاتجاه من 12 فولت إلى 48 فولت، فحينها قد يتطلب هذا المحول أنابيب تبريد مائي، وذلك حسب تصميم طاقة بدء تشغيل المحرك وطاقة استعادة الفرامل. يمكن تصميم تبريد البطارية بالهواء ضمن دائرة هواء حزمة البطارية، وذلك من خلال التحكم في المروحة لتحقيق التبريد القسري بالهواء. هذا سيزيد من صعوبة مهمة التصميم، أي تصميم قناة الهواء واختيار المروحة. إذا أردت استخدام المحاكاة لتحليل تأثير التبريد القسري للبطارية، فسيكون الأمر أكثر صعوبة من البطاريات المُبرَّدة بالسوائل، لأن خطأ محاكاة انتقال الحرارة بتدفق الغاز أكبر من خطأ محاكاة انتقال الحرارة بتدفق السائل. في حالة التبريد بالماء أو الزيت، تكون دائرة إدارة الحرارة أقرب إلى دائرة السيارة الكهربائية بالكامل، باستثناء أن توليد الحرارة يكون أقل. ولأن المحرك الهجين الصغير لا يعمل بتردد عالٍ، فإنه لا يُنتج عادةً عزم دوران عالٍ مستمر يتسبب في توليد حرارة سريع. هناك استثناء واحد، ففي السنوات الأخيرة تم الانخراط أيضًا في محركات عالية الطاقة بجهد 48 فولت، وهي تقع بين المحركات الهجينة الخفيفة والهجينة القابلة للشحن، حيث تكون تكلفتها أقل من المحركات الهجينة القابلة للشحن، ولكن قدرة القيادة فيها أقوى من المحركات الهجينة الصغيرة والخفيفة، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة وقت تشغيل المحرك بجهد 48 فولت وطاقة الخرج، وبالتالي يحتاج نظام إدارة الحرارة إلى التعاون معه في الوقت المناسب لتبديد الحرارة.