لنقل الحرارة باستخدام سائل كوسيط، من الضروري إنشاء اتصال لنقل الحرارة بين الوحدة والسائل، مثل غلاف مائي، لإجراء التسخين والتبريد غير المباشرين عن طريق الحمل الحراري والتوصيل الحراري. يمكن أن يكون وسيط نقل الحرارة الماء أو الإيثيلين جليكول أو حتى مادة التبريد. كما يوجد نقل حرارة مباشر عن طريق غمر قطعة القطب في سائل العازل، ولكن يجب اتخاذ تدابير العزل لتجنب حدوث ماس كهربائي.سخان سائل التبريد PTC)
يستخدم التبريد السائل السلبي عادةً تبادل الحرارة بين السائل والهواء المحيط، ثم يُدخل مواد عازلة داخل البطارية لتبادل الحرارة الثانوي، بينما يستخدم التبريد النشط مبادلات حرارية بين سائل تبريد المحرك والوسط السائل، أو التدفئة الكهربائية/التدفئة بالزيت الحراري لتحقيق التبريد الأساسي. يتم التدفئة والتبريد الأساسي باستخدام هواء مقصورة الركاب/مكيف الهواء مع سائل التبريد.
بالنسبة لأنظمة إدارة الحرارة التي تستخدم الهواء والسائل كوسيط، يكون الهيكل كبيرًا ومعقدًا للغاية نظرًا للحاجة إلى مراوح ومضخات مياه ومبادلات حرارية وسخانات وأنابيب وغيرها من الملحقات، كما أنه يستهلك طاقة البطارية ويقلل من كثافة طاقة البطارية وكثافة الطاقة.سخان هواء PTC)
يستخدم نظام تبريد البطارية المبرد بالماء سائل تبريد (50% ماء/50% إيثيلين جليكول) لنقل حرارة البطارية إلى نظام التبريد عبر مبرد البطارية، ثم إلى البيئة عبر المكثف. يتم تبريد الماء الداخل إلى البطارية بواسطة البطارية نفسها، مما يسهل الوصول إلى درجة حرارة منخفضة بعد عملية التبادل الحراري، ويمكن ضبط البطارية للعمل ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل. يوضح الشكل مبدأ عمل النظام. تشمل المكونات الرئيسية لنظام التبريد: المكثف، والضاغط الكهربائي، والمبخر، وصمام التمدد مع صمام الإغلاق، ومبرد البطارية (صمام التمدد مع صمام الإغلاق)، وأنابيب تكييف الهواء، وغيرها. وتشمل دائرة مياه التبريد ما يلي:مضخة مياه كهربائية، البطارية (بما في ذلك ألواح التبريد)، ومبردات البطارية، وأنابيب المياه، وخزانات التمدد، وغيرها من الملحقات.
في السنوات الأخيرة، ظهرت أنظمة إدارة حرارة البطاريات المبردة بمواد تغيير الطور (PCM) محلياً ودولياً، مُبشّرةً بآفاق واعدة. ويكمن مبدأ استخدام مواد تغيير الطور لتبريد البطاريات في امتصاص مادة تغيير الطور للحرارة المنبعثة منها عند تفريغها بتيار عالٍ، مما يؤدي إلى تغيير طورها تلقائياً، وبالتالي انخفاض درجة حرارة البطارية بسرعة.
في هذه العملية، يخزن النظام الحرارة في مادة تغيير الطور (PCM) على شكل حرارة ناتجة عن تغير الطور. وعند شحن البطارية، وخاصة في الطقس البارد (أي عندما تكون درجة حرارة الجو أقل بكثير من درجة حرارة تحول الطور PCT)، تُطلق مادة تغيير الطور الحرارة إلى البيئة المحيطة.
يتميز استخدام مواد تغيير الطور في أنظمة إدارة حرارة البطاريات بمزايا عديدة، منها عدم الحاجة إلى أجزاء متحركة واستهلاك طاقة إضافية من البطارية. تستطيع هذه المواد، ذات الحرارة الكامنة العالية والتوصيل الحراري المرتفع، امتصاص الحرارة المنبعثة أثناء الشحن والتفريغ بكفاءة، مما يقلل من ارتفاع درجة حرارة البطارية ويضمن عملها ضمن نطاق درجة الحرارة الطبيعية. كما تحافظ على استقرار أداء البطارية قبل وبعد دورات التيار العالي. يُسهم إضافة مواد ذات توصيل حراري عالٍ إلى البارافين في تصنيع مواد تغيير الطور المركبة في تحسين الأداء العام لهذه المواد.
من منظور الأنواع الثلاثة المذكورة أعلاه لأشكال الإدارة الحرارية، تتمتع الإدارة الحرارية لتخزين الحرارة بتغيير الطور بمزايا فريدة، وهي جديرة بمزيد من البحث والتطوير والتطبيق الصناعي.
بالإضافة إلى ذلك، من وجهة نظر الحلقتين المتعلقتين بتصميم البطارية وتطوير نظام الإدارة الحرارية، ينبغي دمجهما بشكل عضوي من منظور استراتيجي وتطويرهما بشكل متزامن، بحيث يمكن للبطارية أن تتكيف بشكل أفضل مع تطبيق وتطوير المركبة بأكملها، مما يوفر تكلفة المركبة بأكملها، ويقلل من صعوبة التطبيق وتكلفة التطوير، ويشكل منصة تطبيق، وبالتالي تقصير دورة تطوير مركبات الطاقة الجديدة وتسريع تقدم تسويق مختلف مركبات الطاقة الجديدة.
تاريخ النشر: 27 أبريل 2023
