نظرة عامة على أنظمة الإدارة الحرارية لبطارية الطاقة

نظرة عامة على أنظمة الإدارة الحرارية لبطارية الطاقة

تضع السيارات الكهربائية متطلبات عالية على أنظمة الإدارة الحرارية للبطاريات، مما يؤدي إلى التقدم المستمر في هذه التكنولوجيا. أحد الجوانب الرئيسية هو تحسين هيكل تبديد الحرارة للبطارية. يتكون نظام الطاقة في السيارة الكهربائية من مكونات بطارية متعددة وأجهزة إلكترونية مثل المحركات، والتي تولد استهلاكًا كبيرًا للطاقة والحرارة. نظرًا للحجم الكبير للبطارية، فإنها تولد حرارة كبيرة أثناء التشغيل، مما يستلزم سلسلة من العمليات، بما في ذلك التبريد وتبديد الحرارة، لضمان الأداء الأمثل للبطارية. لا تؤدي الإدارة الحرارية الفعالة للبطارية إلى إطالة عمر البطارية فحسب، بل تقلل أيضًا من فقدان الطاقة بشكل كبير.

أنظمة التبريد السائلة

يستخدم التبريد السائل سائل التبريد لتبادل الحرارة مع البطارية، مما يوفر تبديدًا فعالاً وسريعًا للحرارة. وتنقسم هذه التقنية إلى تبريد سائل مباشر وغير مباشر. في التبريد السائل المباشر، يتصل المبرد مباشرة بالبطارية، كما هو الحال في التبريد السائل الغاطس. ومع ذلك، فإن التبريد السائل غير المباشر يحقق التبريد من خلال مكونات محددة، مثل ألواح التبريد.

بالمقارنة مع تبريد الهواء، تعد تقنية ألواح التبريد السائلة أكثر كفاءة، كما أن ألواح التبريد، التي غالبًا ما تكون مصنوعة من الألومنيوم أو سبائك الألومنيوم، غير مكلفة نسبيًا. ينصب التركيز الرئيسي للبحث على تحسين البنية وخصائص تدفق السوائل لألواح التبريد لتبسيط عملية التصنيع وتعزيز فعاليتها.

يعمل نظام الإدارة الحرارية للبطارية بمثابة "مدير التحكم في درجة الحرارة"، حيث يحافظ على نطاق درجة حرارة تشغيل البطارية (20-40 درجة). وهو يتألف من أربع وحدات أساسية، مع وظائف أساسية للتحكم في درجة الحرارة، ومعادلة درجة الحرارة، ومنع الانفجار، مما يضمن نطاق البطارية وسلامتها.

المكونات الأساسية (4 وحدات)

1. وحدة التبادل الحراري (مكون التنفيذ الأساسي)

المكونات الأساسية: لوحة التبريد/قناة التبريد (تبريد سائل في المقام الأول، متصل بالجزء السفلي من حزمة البطارية)، المبرد (على غرار مبرد السيارة)، مضخة الحرارة/ضاغط تكييف الهواء (للتدفئة في الشتاء).

الوظيفة: يعمل بمثابة "ناقل للحرارة"، حيث يبدد الحرارة الزائدة من البطارية من خلال دوران السائل أو تدفق الهواء، أو إدخال الحرارة في درجات حرارة منخفضة.

2. وحدة الدورة الدموية المتوسطة (حامل نقل الحرارة)

المكونات الأساسية: سائل التبريد/المبرد (أساسًا محلول جلايكول الإيثيلين، مضاد للتجمد وموصلية حرارية جيدة)، مضخة مياه/مروحة (تحرك التدفق المتوسط)، الأنابيب والصمامات (تتحكم في اتجاه التدفق المتوسط).

الوظيفة: إنشاء "قناة" لنقل الحرارة، مما يسمح لوظيفة التحكم في درجة الحرارة لوحدة التبادل الحراري بتغطية حزمة البطارية بأكملها.

3. وحدة المراقبة (الاستشعار الأساسي)

المكونات الأساسية: مستشعر درجة الحرارة (متصل بسطح خلايا/وحدات البطارية الفردية لقياس درجة الحرارة بدقة)، BMS (نظام إدارة البطارية) ("الدماغ" الأساسي).

Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 درجة أو<0℃).

4. وحدة الحماية المساعدة (ضمان السلامة)

المكونات الأساسية: العزل الحراري (يقلل من تداخل درجة الحرارة الخارجية)،-صمام مقاوم للانفجار/آلية تخفيف الضغط (يحرر الضغط في حالة ارتفاع درجة الحرارة-)، وطبقة عازلة (تقلل من فقدان الحرارة في الشتاء).

الوظيفة: ينعزل عن التأثيرات البيئية الخارجية ويتكيف مع ظروف التشغيل القاسية، مع تجنب خطر الانفلات الحراري.