معرفة أنظمة الإدارة الحرارية لحزمة بطارية الطاقة
نظرًا لأن خصائص الشحن والتفريغ لبطارية الطاقة تعتمد إلى حد كبير على درجة حرارة إلكتروليت البطارية، فإن إحدى الوظائف المهمة لنظام إدارة المباني هي الحفاظ على درجة حرارة مجموعة البطارية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل العادية أثناء عملية الشحن والتفريغ لبطارية الطاقة .
يعد شحن وتفريغ بطارية الطاقة عملية كهروكيميائية نموذجية، ويمكن أن يؤدي التفاعل المصاحب لها بسهولة إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية لحزمة بطارية الطاقة واختلاف معين في درجة الحرارة. إذا لم يتم تبديد الحرارة في الوقت المناسب، فسيكون لها تأثير كبير على سلامة بطارية الطاقة وموثوقيتها وعمرها.
ولذلك، فإن المشاكل الرئيسية التي تواجه الإدارة الحرارية هي كيفية تبديد حرارة التفاعل المتولدة أثناء الشحن والتفريغ. كيفية موازنة درجة الحرارة بين الخلايا داخل وحدة حزمة البطارية، وكيفية تسخين البطارية مسبقًا إلى نطاق درجة الحرارة المحدد في بيئة باردة.
تشمل العوامل التي تؤثر على الإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة بشكل أساسي معدل توليد الحرارة، وشكل البطارية، ونوع مادة التبريد، ومعدل تدفق مادة التبريد، وسمك قناة التدفق، وما إلى ذلك.
في الوقت الحاضر، الاعتبار الرئيسي لبطاريات الطاقة المثبتة على السيارة هو هيكل تبديد الحرارة الخارجي، ونادرًا ما يتم تحليل نقل الحرارة الداخلي لبطاريات الطاقة بالاشتراك مع عملية تبديد الحرارة الخارجية، لذلك من المستحيل التحكم بشكل أساسي في التأثير السلبي لبطاريات الطاقة. تبديد حرارة البطارية.
من منظور التحكم، يمكن تقسيم نظام الإدارة الحرارية لحزمة بطارية الطاقة الحالية إلى فئتين: نشط وسلبي. من منظور وسيلة نقل الحرارة، يتضمن نظام الإدارة الحرارية بشكل أساسي تبريد الغاز، والتبريد السائل، وتبريد المواد المتغيرة الطور، وتبريد الأنابيب الحرارية، وبعض أنظمة الإدارة الحرارية مع التسخين.
طريقة التبريد السائل
تستخدم طريقة التبريد السائل (كما هو موضح في الشكل أدناه) السائل كوسيط لنقل الحرارة. من الضروري إنشاء قناة لنقل الحرارة بين حزمة بطارية الطاقة والوسط السائل، مثل سترة الماء، لإجراء التسخين والتبريد غير المباشر في شكل الحمل الحراري والتوصيل الحراري. يمكن أن يكون وسط نقل الحرارة عبارة عن ماء، أو ثنائي سيليكون الإيثيلين، أو حتى مادة تبريد. هناك أيضًا نقل مباشر للحرارة لحزمة بطارية الطاقة عن طريق غمرها في سائل العازل الكهربائي، ولكن يجب اتخاذ تدابير العزل لتجنب حدوث دوائر قصيرة.
تشتمل طرق التبريد السائل بشكل أساسي على أنظمة التبريد السائلة السلبية وأنظمة التبريد السائلة النشطة. يتضمن التبريد السائل السلبي عمومًا التبادل الحراري بين البيئة السائلة والهواء ثم إدخاله في بطارية الطاقة للتبادل الحراري الثانوي، بينما يتم إجراء التبريد النشط من خلال المبادل الحراري المتوسط لسائل تبريد المحرك.
طريقة تبريد المواد المتغيرة الطور
في السنوات الأخيرة، ظهرت أنظمة الإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة باستخدام تبريد PCM لمواد متغيرة الطور في البلدان الأجنبية والصين. نظرًا لخصائص بطاريات الطاقة التي تمتص الحرارة أثناء الشحن وتطلق الحرارة أثناء التفريغ، يتم تعبئة المواد المتغيرة الطور بين خلايا بطارية الطاقة المغلقة بالكامل، وتعمل عن طريق إذابة أو تصلب المواد المتغيرة الطور.
عندما يتم تفريغ بطارية الطاقة بتيار كبير، يمتص PCM الحرارة الصادرة عن بطارية الطاقة ويخضع لتغيير الطور (الذوبان) نفسه، مما يقلل بسرعة درجة حرارة بطارية الطاقة. تتمثل هذه العملية في قيام النظام بتخزين الحرارة في PCM على شكل حرارة تغير الطور؛ عندما يتم شحن بطارية الطاقة، خاصة في بيئات الطقس البارد نسبيًا (أي أن درجة حرارة الغلاف الجوي أقل بكثير من درجة حرارة تغير الطور)، يطلق PCM الحرارة ويتصلب لتسخين البطارية بسرعة.
لا يتطلب استخدام المواد المتغيرة الطور في أنظمة الإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة إدخال عناصر تبريد إضافية عند وصلة بطارية الطاقة، كما أنه لا يتطلب قنوات تبريد بين حزم بطاريات الطاقة أو أنظمة التبريد التي تغلف دوران السوائل الخارجية، ولا يتطلب استهلاك طاقة إضافية لبطارية الطاقة. وفي الوقت نفسه، فهو أيضًا بمثابة مرجع لتسخين بطاريات الطاقة في البيئات الباردة.