الاختلافات في أنظمة الإدارة الحرارية بين مركبات الطاقة الجديدة والمركبات التقليدية
ومع استمرار نمو الطلب في السوق، يتم وضع معايير أعلى لموثوقية المنتج. بالنسبة لمركبات الطاقة الجديدة، تعد البطارية العنصر الأكثر أهمية؛ تعد متانتها ونطاق القيادة من الاهتمامات الأساسية للمستخدمين، كما تعد الإدارة الحرارية تقنية رئيسية تؤثر على كل من عمر البطارية ونطاق الطقس-البارد. تحلل هذه المقالة تقنيات نظام الإدارة الحرارية لبطاريات مركبات الطاقة الجديدة.
نظرة عامة على أنظمة الإدارة الحرارية لبطارية الطاقة
أدت المتطلبات الصارمة المفروضة على أنظمة الإدارة الحرارية للبطاريات بواسطة السيارات الكهربائية إلى التقدم التكنولوجي المستمر في هذا المجال. أحد الجوانب الرئيسية لهذا التقدم هو تحسين هياكل تبديد حرارة البطارية. تشتمل مجموعة نقل الحركة في السيارة الكهربائية على مكونات متنوعة-بما في ذلك وحدات البطارية والمحركات الكهربائية-التي تولد كمية كبيرة من الطاقة والحرارة. نظرًا لحجمها الكبير والحرارة الكبيرة المتولدة أثناء التشغيل، تتطلب البطاريات إجراءات تبريد وتبديد حرارة فعالة لضمان الأداء الأمثل. لا يؤدي تنفيذ الإدارة الحرارية إلى إطالة عمر خدمة بطاريات الطاقة فحسب، بل يقلل أيضًا من فقدان الطاقة بشكل فعال.
الاختلافات عن الإدارة الحرارية في المركبات التقليدية
تعد الإدارة الحرارية في المركبات التقليدية أمرًا بسيطًا نسبيًا، وتفتقر إلى أنظمة التحكم المعقدة أو المكونات المعقدة. هدفه الأساسي هو ببساطة الحفاظ على درجة حرارة المحرك ضمن نطاق التشغيل الأمثل؛ تعتمد تدفئة المقصورة على الحرارة المهدرة الناتجة عن المحرك، ولا تتطلب أي استهلاك إضافي للطاقة.
تختلف مركبات الطاقة الجديدة (NEVs) بشكل كبير عن المركبات التقليدية من حيث بنية النظام. ويستلزم هذا متطلبات أكثر تطلبًا لتخطيط المكونات وتركيبها، بالإضافة إلى زيادة المساحة داخل حجرة المحرك-وهو تحدٍ يتفاقم بسبب الخصائص المتنوعة لأنواع سيارات الطاقة الجديدة المختلفة. على سبيل المثال، تفتقر السيارات الكهربائية النقية إلى محرك لدفع دوران سائل التبريد أو توفير الحرارة المهدرة لتدفئة المقصورة.
تمثل المركبات الهجينة تحدياتها الفريدة؛ نظرًا لاستراتيجيات التحكم المحددة، قد لا يعمل المحرك في جميع الأوقات، مما يعني أنه لا يمكنه تشغيل دوران سائل التبريد بشكل مستمر أو توفير{0}مصدر حرارة حقيقي للمقصورة. وبالتالي، فإن أنظمة الإدارة الحرارية لسيارات الطاقة الجديدة تتضمن أنظمة مستقلةمضخات المياه الكهربائيةلدفع دوران المبرد. يتم تحقيق تدفئة المقصورة عادةً عن طريق التدفئة الكهربائية: جهاز مخصصالمؤسسة العامة للاتصالاتيعمل السخان (معامل درجة الحرارة الإيجابية) على تدفئة سائل التبريد، والذي يتم بعد ذلك توزيعه على قلب سخان السيارة لتوفير الدفء-كما هي الطريقة السائدة حاليًا. يتضمن النهج البديل تسخين الهواء الذي يمر عبر المبخر بشكل مباشر ونفخه في المقصورة باستخدام مروحة؛ ومع ذلك، نادرًا ما يتم استخدام هذه الطريقة بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة داخل السيارة.
أوضاع تشغيل وحدة تبريد الماء-
يتميز نظام الإدارة الحرارية للبطارية (TMS) بوضعي تشغيل-التبريد والتدوير الذاتي-التدوير-لمعالجة متطلبات الإدارة الحرارية للبطارية المتنوعة.
وضع التبريد: يستخدم هذا الوضع مبدأ التبريد بضغط البخار-لتبريد مادة التبريد. بمجرد توصيله بدائرة سائل التبريد، يقوم المبادل الحراري للوحة بتسهيل تبريد سائل التبريد، بينما تقوم مضخة المياه بتشغيل سائل التبريد لتبريد البطارية، وإدارة المشكلات بشكل فعال مثل درجات الحرارة المحيطة المرتفعة أو الارتفاع المفرط في درجات الحرارة الناجم عن الشحن والتفريغ.
وضع التدوير الذاتي-: يظل الضاغط غير نشط؛ تعمل مضخة الماء وحدها على تشغيل دوران سائل التبريد لتوفير تبريد البطارية أثناء فترات الحمل الحراري المنخفض.
استراتيجية التحكم: تتصل وحدة التحكم بنظام إدارة البطارية (BMS) عبر اتصال CAN لتلقي رسائل BMS وتفسيرها. استنادًا إلى المعلمات التي تم تحليلها وإستراتيجيات التحكم-المضمنة، تقوم وحدة التحكم بإدارة الضاغط وتنظيم سرعات المروحة ومضخة المياه عبر اتصال PWM لضبط طاقة الخرج تلقائيًا. وفي الوقت نفسه، يقوم بنقل بيانات حالة وحدة التحكم مرة أخرى إلى نظام إدارة المباني (BMS) لضمان تلبية احتياجات الإدارة الحرارية للبطارية.
عملية التحكم
بدءًا من تدوير سائل التبريد بواسطة مضخات المياه الكهربائية والتبريد بضغط البخار-عبر الضواغط وحتى -ضبط الوقت الفعلي لسرعات المروحة والمضخة بواسطة وحدة التحكم TMS- والتي يتم تسهيلها عن طريق اتصال CAN مع -إدارة البطارية الحرارية BMS، تتطور الإدارة الحرارية للبطارية في مركبات الطاقة الجديدة من التحكم البسيط في درجة الحرارة إلى الوضع-المتعدد والتنسيق الذكي. وبالتالي، أصبحت الضواغط والصمامات والمبادلات الحرارية وخوارزميات التحكم المتكاملة عوامل حاسمة تحدد عمر البطارية ونطاق القيادة في درجات الحرارة المنخفضة-.
