مدیریت حرارتی برای باتری EV

خودروی جدید انرژی پروژه ای است که توسط چین حمایت می شود. در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است. کل فناوری خودرو و فناوری قطعات خودروی الکتریکی نیز دائماً نوآوری می‌شود و فناوری‌ها و فرآیندهای جدید دائماً معرفی می‌شوند. در زمینه اتلاف گرما، نقطه کلیدی اتلاف گرما وسایل نقلیه الکتریکی در اتلاف گرمای بسته‌های باتری و کنترلرها نهفته است. انجام خوب طراحی حرارتی این دو قطعه نیز تضمینی لازم برای عملکرد پایدار خودروهای برقی است.

عملکرد ایمن باتری ها به شدت به دمای محیط بستگی دارد. دمای کار باتری های لیتیومی 0-50 درجه و دمای کار بهینه 20-40 درجه است. اگر دما از 50 درجه بیشتر شود، انباشت گرمای بسته باتری مستقیماً بر عمر باتری تأثیر می گذارد. هنگامی که دمای باتری از 80 درجه بیشتر شود، ممکن است بسته باتری منفجر شود. در سال 2023. حجم فروش خودروهای الکتریکی در چین به 9.4 میلیون دستگاه رسید. بنابراین، به منظور کاهش وقوع حوادث ایمنی اجتماعی، طراحی مدیریت حرارتی باتری ها، که اجزای اصلی خودروهای الکتریکی هستند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

سیستم مدیریت حرارتی باتری شامل حالت های فعال و غیرفعال و مدیریت حرارتی فعال شامل خنک کننده هوا، خنک کننده مایع و خنک کننده مبرد است. مدیریت حرارتی غیرفعال شامل خنک کننده طبیعی، خنک کننده لوله حرارتی و مواد تغییر فاز است. فناوری مدیریت حرارتی باتری های لیتیومی عمدتاً شامل چهار نوع خنک کننده هوا، خنک کننده مایع، خنک کننده لوله حرارتی و خنک کننده تغییر فاز است.

خنک کننده هوا از هوا به عنوان یک حامل تبادل حرارت برای کنترل و توزیع دمای داخلی سیستم باتری قدرت استفاده می کند. با توجه به روش های اتلاف گرما و تهویه، خنک کننده هوا را می توان به تهویه سریال و تهویه موازی تقسیم کرد. فن آوری خنک کننده هوا دارای معایبی است مانند هدایت حرارتی کم و اثر کنترل ضعیف بر یکنواختی دمای بسته باتری. با توجه به روند توسعه چگالی انرژی بالا در باتری های لیتیومی قدرت، خنک کننده هوا به تدریج برای برآوردن الزامات فناوری مدیریت حرارتی دشوار می شود.

خنک کننده مایع از خنک کننده به عنوان یک حامل تبادل حرارت برای کنترل و توزیع دمای داخلی سیستم باتری قدرت استفاده می کند. این سیستم معمولاً از پمپ های آب و خطوط لوله برای تکمیل جریان مایع خنک کننده در سیستم باتری استفاده می کند. خنک کننده مایع دارای مزایایی مانند راندمان خنک کننده بالا، هدایت حرارتی بالا است و می تواند ثبات دمای بسته باتری را بهبود بخشد. با این حال، نشت مایع ممکن است باعث اتصال کوتاه باتری شود، بنابراین نیاز به آب بندی بالا برای خنک کننده مایع است، که یک مسئله ایمنی در خنک کننده مایع است. در عین حال، خنک کننده مایع وزن کل سیستم باتری لیتیومی را افزایش می دهد، که برای روند سبک وزن باتری های لیتیومی مناسب نیست.

خنک کننده لوله حرارتی یک سیستم مدیریت حرارتی است که از تغییر فاز برای دستیابی به هدایت گرما استفاده می کند. لوله حرارتی از یک بخش تبخیر، یک بخش عایق و یک بخش تراکم تشکیل شده است. محیط داخل کانال هوای مهر و موم شده گرمای تولید شده توسط باتری را در مرحله تبخیر جذب می کند و سپس گرما را از طریق بخش تراکم به محیط خارجی منتقل می کند و به اثر خنک شدن سریع بسته باتری دست می یابد.

مواد تغییر فاز موادی هستند که می توانند حالت فیزیکی خود را در محدوده دمایی معینی تغییر دهند. خنک کننده تغییر فاز دارای مزایای اتلاف سریع گرما، یکنواختی دمای بالا و عایق در دمای پایین است. همچنین می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی را با ترکیب مواد تغییر فاز با مواد دیگر با توجه به نوع مواد تغییر فاز بهبود بخشد. استفاده از مواد تغییر فاز برای خنک کننده می تواند فضای اشغال شده توسط سیستم باتری را بدون مصرف انرژی اضافی از باتری کاهش دهد. اما معایبی مانند هدایت حرارتی کم و نشتی آسان نیز وجود دارد. اگر خنک‌سازی تغییر فاز با سایر روش‌های مدیریت حرارتی ترکیب شود تا گرمای جذب‌شده توسط مواد تغییر فاز به محیط خارجی به‌موقع دفع شود، می‌توان از اثر خنک‌کنندگی مواد تغییر فاز به‌طور پایدار استفاده کرد.

در حال حاضر، در تکرار خودروهای الکتریکی، نوآوری تکنولوژیکی در مدیریت حرارتی باتری همیشه در جایگاه بسیار مهمی قرار می گیرد. در آینده، سیستم‌های مدیریت حرارتی باتری خودروهای الکتریکی به طور مداوم در جنبه‌های مختلف از جمله بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و افزایش هوشمندی نفوذ خواهند کرد.