فناوری مدیریت حرارتی باتری

مدیریت حرارتی فرآیندی است که در آن باتری ها و سایر اجزاء از روش های گرمایش یا سرمایش برای تنظیم و کنترل تفاوت دما و دمای جسم مورد نظر استفاده می کنند. اصول اساسی درگیر در مدیریت حرارتی شامل هدایت گرما، انتقال حرارت همرفتی یا تابش حرارتی است که همگی شامل تفاوت دما هستند. بنابراین، فرآیند مدیریت حرارتی نیاز به مصرف انرژی برای ایجاد اختلاف دما بین جسم مورد نظر و محیط خارجی دارد. سناریوهای کاربردی آن بسیار متنوع است و به طور گسترده در صنایعی مانند صنعت، ارتباطات، الکترونیک مصرفی، سرورها، ذخیره انرژی، وسایل نقلیه انرژی نو و غیره استفاده شده است و تأثیر بسیار مثبتی بر عملکرد عادی و پایدار تجهیزات مرتبط دارد. یا قطعات الکترونیکی با توسعه سریع صنایع مرتبط، صنعت مدیریت حرارتی نیز به طور فزاینده ای ارزش خواهد داشت.

اهمیت مدیریت حرارتی:

1. مدیریت حرارتی می تواند از گرمای بیش از حد و خرابی سیستم جلوگیری کند. با توسعه سریع سناریوهای کاربردی مرتبط با مدیریت حرارتی، عملکرد تجهیزات مرتبط افزایش می یابد و عملکرد قطعات مقدار زیادی گرما را جمع می کند. انباشت گرمای بیش از حد می تواند منجر به آسیب به قطعات الکترونیکی، کاهش عملکرد تجهیزات و حتی فروپاشی کل سیستم شود. با اجرای اقدامات مدیریت حرارتی معقول، گرما را می توان به طور موثر دفع کرد و اطمینان حاصل کرد که سیستم در محدوده دمایی مناسب کار می کند و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد.

2. از طریق مدیریت حرارتی، عملکرد و عمر مفید تجهیزات را می توان تا حد زیادی افزایش داد. با در نظر گرفتن تلفن های همراه متداول به عنوان مثال، به دلیل چینش فشرده ساختار داخلی تلفن ها، به سختی شکافی بین قطعات مختلف الکترونیکی وجود دارد. اگر گرمای باتری و پردازنده نتواند به موقع تخلیه شود، دماهای مختلف سایر اجزا را تحت تأثیر قرار می دهد و در نتیجه کار هماهنگ سخت افزارهای مختلف را مختل می کند و نه تنها بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد، بلکه بر طول عمر تلفن نیز تأثیر می گذارد.

3. از منظر لزوم ایمنی. سیستم های مدیریت حرارتی در صنایع مرتبط ضروری هستند. به عنوان مثال صنعت ذخیره سازی انرژی، با افزایش مقیاس ایستگاه های ذخیره انرژی و افزایش تعداد و قدرت باتری ها، مقدار زیادی گرما در حین کار جمع می شود. اگر اتلاف گرما موثر و به موقع حاصل نشود، منجر به عواقب جدی فرار حرارتی خواهد شد. بنابراین، مدیریت حرارتی موثر برای ایمنی اهمیت زیادی دارد.

4. مدیریت حرارتی می تواند بهره وری استفاده از انرژی را بهبود بخشد. در وسایل نقلیه با انرژی جدید، محیط های کاری کم یا زیاد می تواند بر عملکرد باتری تأثیر بگذارد و در نتیجه بر محدوده وسایل نقلیه انرژی جدید تأثیر بگذارد. از طریق استراتژی‌های مدیریت حرارتی معقول و مؤثر، می‌توان دمای کاری را در دمای معقول حفظ کرد، مصرف انرژی را کاهش داد و هزینه‌های عملیاتی را کاهش داد.

انواع فناوری های مدیریت حرارتی برای باتری های انرژی جدید:

خنک کننده هوا یک روش معمول و ساده برای دفع گرما است که از جریان هوا یا فن های طبیعی برای دفع گرمای جذب شده توسط رادیاتور استفاده می کند. مزایای آن هزینه کم، نصب ساده، قابلیت اطمینان و نگهداری آسان است، اما به شدت تحت تاثیر محیط قرار می گیرد و کاربردهای اولیه وسایل نقلیه الکتریکی رایج تر بود.

خنک کننده مایع را می توان به خنک کننده مایع صفحه سرد و خنک کننده مایع غوطه وری تقسیم کرد. خنک کننده مایع صفحه سرد یک روش اتلاف حرارت غیرمستقیم است که از خنک کننده موجود در صفحه سرد برای تبادل گرما با باتری با تماس با صفحه خنک کننده و گرفتن گرما از طریق کانال خنک کننده استفاده می کند. خنک کننده مایع غوطه وری یک روش اتلاف حرارت است که شامل غوطه ور کردن ماژول های باتری در مایع خنک کننده عایق برای تبادل حرارت است. خنک کننده مایع دارای مزایایی مانند راندمان انتقال حرارت بالا و شدت حرارت یکنواخت است، اما هزینه آن نسبتاً بالا است.

خنک کننده مستقیم مبرد استفاده از مبرد از سیستم تهویه مطبوع خودرو برای جریان مستقیم مبرد به داخل اواپراتور داخل باتری است. مبرد در اواپراتور تبخیر می شود و به طور موثر گرما را از سیستم باتری می گیرد. این طرح ساده و آسان برای جدا کردن، با هزینه های نگهداری پایین در مرحله بعدی است. با این حال، گرمایش مستقیم امکان پذیر نیست و باید سیستم های گرمایش اضافی اضافه شود.

مواد تغییر فاز را می توان به سه نوع تقسیم کرد: مواد تغییر فاز معدنی، مواد تغییر فاز آلی و مواد تغییر فاز مرکب. فرآیند جذب و آزادسازی گرما، با دمای سیستم پایدار، می‌تواند به یک اثر دمای ثابت تقریبی دست یابد و در بسیاری از زمینه‌ها اعمال شده است. ساختار ساده، جرم کوچک و ویژگی‌های گرمای نهان عظیم، اما هزینه جایگزینی بالا و پایداری ضعیف دارد.

با توسعه صنایع مرتبط، اهمیت مصرف انرژی و ایمنی توسط بخش‌های مربوطه و تقاضا برای پایداری محصولات مرتبط از سوی مشتریان، مدیریت حرارتی به طور فزاینده‌ای مورد توجه تولیدکنندگان قرار گرفته است. ویژگی های آن در حفظ ثبات سیستم، افزایش عملکرد، افزایش امنیت و کاهش هزینه ها نیز مورد علاقه متخصصان صنعت مربوطه است. بنابراین، با توسعه مداوم فناوری مواد مرتبط، راه حل های بیشتر و بیشتری اعمال خواهد شد و سناریوهای کاربردی مدیریت حرارتی بیشتر گسترش می یابد.