أربع تقنيات تبريد لأنظمة الإدارة الحرارية للبطارية

باعتبارها منتجًا لا غنى عنه في حياتنا، توجد بطاريات الليثيوم أيون في كل شيء بدءًا من الهواتف المحمولة وحتى أجهزة الكمبيوتر وحتى السيارات الكهربائية.بالمقارنة مع الرقائق التي تولد معظم الحرارة في المنتجات الإلكترونية، فإن عنصر التسخين في السيارات الكهربائية هو بطارية الطاقة.لذلك، البحث في السلطة تكنولوجيا الإدارة الحرارية للبطارية يعد أحد أهم المشاريع لمصنعي البطاريات وشركات السيارات.

الطريقة الأكثر بدائية لتكنولوجيا تبديد الحرارة هي تبديد حرارة الهواء، وينقسم تبديد حرارة الهواء إلى نوعين: تبديد الحرارة النشط وتبديد الحرارة السلبي.وبغض النظر عن شكل تبديد الحرارة، فإنه يستخدم الهواء لإزالة الحرارة.تبديد الحرارة السلبي بسيط نسبيا.إنها توفر بشكل رئيسي مداخل الهواء، طرق التهوية ومنافذ الهواء.أثناء قيادة السيارة، يتصل الهواء بالبطارية لإزالة الحرارة.

ومع ذلك، فإن أكبر عيب لتبديد الحرارة السلبي هو أن كفاءة تبديد الحرارة غير كافية.بمجرد زيادة طاقة الإدخال/الإخراج للبطارية، مما يؤدي إلى زيادة توليد الحرارة، يكون تأثير تبديد الحرارة في حده الأدنى.مثال آخر هو كيفية تبديد الحرارة عندما لا تكون السيارة قيد التشغيل عند الشحن؟لذلك، يؤدي تبديد الحرارة النشط إلى زيادة تدفق الهواء عبر المراوح والمعدات الأخرى لتعزيز تدفق الهواء وتحسين تبديد الحرارة.

ما هو أفضل من تبديد حرارة الهواء هي تكنولوجيا التبريد السائل.يتم تبادل حرارة بطارية الطاقة من خلال أنابيب التبريد الموزعة داخل البطارية أو على سطحها، مما يجعل تبديد الحرارة أكثر كفاءة.يعمل التبريد السائل على تبديد الحرارة عن طريق وضع أنابيب التبريد أو ألواح التبريد (مع وجود سائل التبريد بداخلها) مباشرة داخل بطارية الطاقة، ثم تدفق سائل التبريد عبر المكونات ذات الصلة لإزالة الحرارة داخل البطارية.

ومع ذلك، فإن المفتاح ل تبديد حرارة التبريد السائل هي أيضًا نقطة تؤثر بشكل مباشر على تأثير تبديد الحرارة لبطارية الطاقة.يكمن في تصميم ومد خط أنابيب سائل التبريد واتجاه تدفق سائل التبريد.فقط من خلال تشكيل مسار عودة معقول وتحقيق تبديد موحد للحرارة، يمكن ضمان تبديد الحرارة الشامل لبطارية الطاقة.احتفظ بالتي درجة الحرارة عند مستوى موحد، ولن يكون هناك أي جزء من درجة الحرارة منخفض جدًا وجزء من درجة الحرارة مرتفع جدًا، مما سيؤثر على صحة البطارية.على سبيل المثال، تستخدم بطاريات الطاقة للعديد من مركبات الطاقة الجديدة، بما في ذلك Tesla، أنابيب تبريد متعرجة داخل حزمة البطارية، والتي يمكن أن تزيد بشكل فعال من مساحة الاتصال بين أنبوب التبريد والبطارية لتحسين تأثير تبديد الحرارة.

في السنوات الأخيرة، ظهرت طريقة لتبديد الحرارة السلبية - تكنولوجيا تبديد حرارة المواد المتغيرة الطور.مادة تغيير الطور هي مادة تبريد يمكنها امتصاص أو إطلاق كمية كبيرة من الحرارة عند حدوث تغيير في الطور، ويمكنها الحفاظ على التحكم المستمر في درجة الحرارة المحيطة.المادة الأكثر شيوعاً لتغير الطور في حياتنا هي الماء.عندما تصل درجة الحرارة إلى 0 درجة مئوية، يتغير الماء من السائل إلى الصلب (يطلق التجميد الحرارة)؛عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 0 درجة مئوية، يتغير الماء من الصلب إلى السائل.(الذوبان ماص للحرارة).

واستنادًا إلى مبدأ امتصاص الحرارة المتغير الطور، يمكن استخدام المواد المتغيرة الطور في حزم بطاريات الليثيوم لتحقيق التبريد.ومع ذلك، فإن المادة المتغيرة الطور في حد ذاتها ليست سوى مادة لتخزين الحرارة أو امتصاص الحرارة ولا يمكنها تبديد الحرارة من أي مادة.لذلك لا بد من إضافة بعض المواد التي تعمل على تحسين التوصيل الحراري وتبديد الحرارة التي تمتصها المادة المتغيرة الطور من خلال طرق أخرى مثل تبريد الهواء والتبريد السائل.بمعنى آخر، يمكن لتكنولوجيا تبديد حرارة المواد المتغيرة الطور أن تلعب دورًا مساعدًا في تبريد الهواء أو تكنولوجيا التبريد السائل لتعظيم تأثير تبديد الحرارة.

بالإضافة إلى طرق تبديد الحرارة الثلاثة المذكورة أعلاه، هناك أيضًا تقنية التبريد النشطة - التبريد الحراري، وهي تقنية تحويل الطاقة التي تستخدم تأثير بلتيير للمواد شبه الموصلة لتحقيق التبريد أو التدفئة.عندما يتم توصيل مصدر طاقة التيار المستمر، سيتم امتصاص الحرارة في أحد طرفي جهاز التبريد الحراري وستنخفض درجة الحرارة، بينما سترتفع درجة الحرارة في الطرف الآخر في نفس الوقت.وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الظاهرة قابلة للعكس تماما.وطالما تغير اتجاه التيار، يمكن توجيه الحرارة في الاتجاه المعاكس.تحول الاتجاه.تتمتع تقنية التبريد الحراري بمزايا واضحة: عدم وجود مبرد، واستهلاك منخفض للطاقة، وانخفاض مستوى الضجيج.ومع ذلك، إذا تم استخدامه بمفرده، فإن كفاءة التبريد ليست عالية.عند استخدامها على بطاريات الطاقة، يجب دمجها مع تقنيات التبريد الأخرى لتحقيق أقصى قدر من التأثير.

حالياًتقوم العديد من الشركات بتطوير أنظمة الإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة بناءً على تقنية التبريد الكهروحراري.إنهم يستخدمون مواد مركبة متغيرة الطور ورقائق أشباه الموصلات الكهروحرارية لتضمين رقائق أشباه الموصلات الكهروحرارية على جانب صندوق البطارية، ويتم تضمين مواد تغيير الطور المركبة في المونومر المربع.بين البطاريات لحل مشكلة التجانس والتبريد السريع للخلايا المفردة في نظام الإدارة الحرارية للبطارية.

تقنية تبريد الهواء، باعتبارها التكنولوجيا الأكثر كلاسيكية، غير قادرة حاليًا على تلبية احتياجات التبريد لبطاريات الطاقة وتم استبدالها بتقنية التبريد السائل.أصبح التبريد السائل تقنية التبريد الأكثر نضجًا والأكثر استخدامًا لبطاريات الطاقة.ومع ذلك، مع زيادة حرارة البطارية وطاقتها وسرعة الشحن، لن يتمكن التبريد السائل تدريجيًا من تلبية احتياجات تبديد حرارة البطارية.

ولذلك، فإن تكنولوجيا تبديد حرارة المواد الناشئة بتغير الطور وتكنولوجيا التبريد الكهروحراري تتمتع بإمكانات كبيرة، ولكن يجب دمجها مع تقنيات أخرى لتحقيق أفضل النتائج.في الوقت الحاضر، لا توجد تكنولوجيا تبديد الحرارة عالية الجودة على الإطلاق.سيكون الاتجاه التكنولوجي المستقبلي هو الجمع بين تقنيات تبديد الحرارة المتعددة لتلبية احتياجات تبديد الحرارة المختلفة.