الإدارة الحرارية لنظام البطارية
الإدارة الحرارية للبطاريةيشمل بشكل أساسي التبريد والتدفئة ومعادلة درجة الحرارة. يتم ضبط وظائف التبريد والتدفئة بشكل أساسي حسب التأثير المحتمل لدرجة الحرارة المحيطة الخارجية على البطارية. تعمل معادلة درجة الحرارة على تقليل الاختلافات في درجات الحرارة داخل مجموعة البطارية، مما يمنع التدهور السريع للبطارية الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة في مناطق معينة.
بشكل عام، تنقسم طرق تبريد بطارية الطاقة بشكل أساسي إلى ثلاث فئات: التبريد بالهواء، والتبريد السائل، والتبريد المباشر. يستخدم تبريد الهواء الهواء الطبيعي أو الهواء البارد من مقصورة الركاب لتحقيق التبادل الحراري والتبريد على سطح البطارية. يستخدم التبريد السائل عادة أنابيب تبريد مستقلة لتسخين أو تبريد بطارية الطاقة؛ هذه هي طريقة التبريد السائدة حاليًا، والمستخدمة في بطاريات تسلا وفولت. تعمل أنظمة التبريد المباشرة على إلغاء الحاجة إلى أنابيب تبريد منفصلة لبطارية الطاقة، وذلك باستخدام مادة التبريد مباشرةً لتبريدها.
1. نظام تبريد الهواء
غالبًا ما كانت بطاريات الطاقة المبكرة تستخدم تبريد الهواء نظرًا لصغر سعتها وكثافة الطاقة. ينقسم تبريد الهواء إلى فئتين رئيسيتين: تبريد الهواء الطبيعي وتبريد الهواء القسري (باستخدام مروحة)، وذلك باستخدام الهواء الطبيعي أو الهواء البارد من مقصورة الركاب لتبريد البطارية.
حاليًا، توجد بطاريات 48 فولت في المركبات الهجينة الخفيفة 48 فولت بشكل عام في مقصورة الركاب ويتم تبريدها عن طريق الهواء. تعتبر أنظمة تبريد الهواء- بسيطة نسبيًا من حيث البنية، وناضجة تقنيًا، ومنخفضة التكلفة. ومع ذلك، نظرًا لقدرة الهواء المحدودة على إزالة الحرارة، تكون كفاءة التبادل الحراري منخفضة، مما يؤدي إلى ضعف توحيد درجة الحرارة الداخلية وصعوبة التحكم بدقة في درجة حرارة البطارية. لذلك، تعد أنظمة تبريد الهواء-مناسبة بشكل عام للتطبيقات ذات نطاقات القيادة القصيرة والمركبات خفيفة الوزن.
2. أنظمة التبريد السائلة
يتضمن التبريد السائل استخدام سائل التبريد لتبادل الحرارة مع البطارية. تنقسم سوائل التبريد إلى نوعين: تلك التي يمكنها الاتصال مباشرة بخلايا البطارية (زيت السيليكون، زيت الخروع، وما إلى ذلك) وتلك التي تتصل بالخلايا من خلال قنوات المياه (الماء وجلايكول الإيثيلين، وما إلى ذلك)؛ حاليًا، يتم استخدام خليط من الماء وجلايكول الإيثيلين بشكل أكثر شيوعًا. تشتمل أنظمة التبريد السائل عادةً على مبرد مقترن بدورة التبريد، وذلك باستخدام المبرد لإزالة الحرارة من البطارية. المكونات الأساسية هي الضاغط والمبرد ومضخة المياه. يحدد الضاغط، باعتباره مصدر الطاقة للتبريد، قدرة التبادل الحراري للنظام بأكمله. يسهل المبرد تبادل الحرارة بين سائل التبريد والمبرد، وتحدد كمية التبادل الحراري درجة حرارة سائل التبريد بشكل مباشر. تقوم مضخة الماء بتحديد معدل تدفق سائل التبريد داخل الأنابيب؛ ويؤدي معدل التدفق الأسرع إلى أداء أفضل للتبادل الحراري، والعكس صحيح.
توفر أنظمة التبريد السائلة مرونة أكبر. يمكن تركيب قنوات التبريد بين وحدات البطارية (وهو النهج السائد حاليًا)، أو يمكن استخدام ألواح التبريد في الجزء السفلي من البطارية، أو يمكن غمر الخلايا أو الوحدات في سائل التبريد. تشمل مزايا أنظمة التبريد السائلة معاملات نقل الحرارة العالية، ومعدلات التدفق السريعة، والتوحيد الجيد لدرجة الحرارة، والتحكم الدقيق في درجة الحرارة. تشمل العيوب تعقيد النظام، ومتطلبات الختم العالية، ونظام التبريد الذي يمثل جزءًا كبيرًا من وزن حزمة البطارية، والتكلفة المرتفعة نسبيًا.
