ניהול תרמי עבור סוללת EV
רכב אנרגיה חדש הוא פרויקט שנתמך על ידי סין. זה התפתח במהירות בשנים האחרונות. גם טכנולוגיית הרכב השלם וטכנולוגיית החלקים של הרכב החשמלי מתחדשות כל הזמן, וטכנולוגיות ותהליכים חדשים מוצגים כל הזמן. בתחום פיזור החום, נקודת המפתח של פיזור החום של כלי רכב חשמליים טמונה בפיזור החום של ערכות סוללות ובקרים. ביצוע עבודה טובה בתכנון תרמי של שני החלקים הללו הוא גם ערובה הכרחית לפעולה יציבה של כלי רכב חשמליים.
הפעולה הבטוחה של הסוללות תלויה מאוד בטמפרטורת הסביבה. טמפרטורת העבודה של סוללות ליתיום היא 0-50 מעלות, וטמפרטורת העבודה האופטימלית היא 20-40 מעלות. אם הטמפרטורה עולה על 50 מעלות, הצטברות החום של ערכת הסוללות תשפיע ישירות על חיי הסוללה. כאשר טמפרטורת הסוללה עולה על 80 מעלות, זה עלול לגרום למארז הסוללה להתפוצץ. בשנת 2023. היקף המכירות של כלי רכב חשמליים בסין מגיע לכ-9.4 מיליון יחידות. לכן, על מנת לצמצם את התרחשותן של תאונות בטיחות חברתיות, תכנון הניהול התרמי של סוללות, שהן מרכיבי הליבה של כלי רכב חשמליים, חשוב במיוחד.
מערכת הניהול התרמי של הסוללה כוללת מצבים אקטיביים ופסיביים, וניהול תרמי אקטיבי כולל קירור אוויר, קירור נוזלים וקירור קירור; ניהול תרמי פסיבי כולל קירור טבעי, קירור צינור חום וחומרי שינוי פאזה. טכנולוגיית הניהול התרמי של סוללות ליתיום כוללת בעיקר ארבעה סוגים: קירור אוויר, קירור נוזלי, קירור צינורות חום וקירור שינוי פאזה.
קירור אוויר משתמש באוויר כמוביל לחילופי חום כדי לשלוט ולהפיץ את הטמפרטורה הפנימית של מערכת סוללות החשמל. על פי שיטות פיזור החום ואוורור, ניתן לחלק את קירור האוויר לאוורור טורי ואוורור מקביל. לטכנולוגיית קירור האוויר יש חסרונות כמו מוליכות תרמית נמוכה והשפעת שליטה גרועה על אחידות טמפרטורת ערכת הסוללה. בשל המגמה של פיתוח צפיפות אנרגיה גבוהה בסוללות ליתיום כוח, קירור אוויר הופך בהדרגה לקשה לעמוד בדרישות של טכנולוגיית ניהול תרמי.
קירור נוזלי משתמש בנוזל קירור כמוביל לחילופי חום כדי לשלוט ולהפיץ את הטמפרטורה הפנימית של מערכת סוללות החשמל. מערכת זו משתמשת בדרך כלל במשאבות מים ובצינורות כדי להשלים את זרימת נוזל הקירור בתוך מערכת הסוללות. לקירור נוזלי יש יתרונות כמו יעילות קירור גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה ויכול לשפר את עקביות הטמפרטורה של ערכת הסוללות. עם זאת, נזילת נוזלים עלולה לגרום לקצרים בסוללה, ולכן דרישות איטום גבוהות נדרשות לקירור נוזלי, המהווה בעיה בטיחותית בקירור נוזלי. יחד עם זאת, קירור נוזלי יגדיל את משקל מערכת סוללות הליתיום כולה, מה שלא תורם לטרנד קל משקל של סוללות ליתיום כוח.
קירור צינור חום הוא מערכת ניהול תרמית המנצלת שינוי פאזה כדי להשיג הולכת חום. צינור החום מורכב מקטע אידוי, קטע בידוד וקטע עיבוי. המדיום בתוך צינור האוויר האטום יספוג את החום שנוצר מהסוללה בשלב האידוי, ולאחר מכן יעביר את החום לסביבה החיצונית דרך קטע העיבוי, ויגיע לאפקט של קירור מהיר של ערכת הסוללות.
חומרים לשינוי שלב הם חומרים שיכולים לשנות את מצבם הפיזי בטווח טמפרטורות מסוים. לקירור שינוי שלב יש את היתרונות של פיזור חום מהיר, אחידות בטמפרטורה גבוהה ובידוד בטמפרטורה נמוכה. זה יכול גם לשפר את התכונות הפיזיקליות והכימיות על ידי שילוב חומרים לשינוי פאזה עם חומרים אחרים לפי סוג החומר לשינוי פאזה. השימוש בחומרי שינוי פאזה לקירור יכול לצמצם את החלל התפוס על ידי מערכת הסוללות מבלי לצרוך אנרגיה נוספת מהסוללה. אבל יש גם חסרונות כמו מוליכות תרמית נמוכה ודליפה קלה. אם קירור שינוי פאזה משולב עם שיטות ניהול תרמיות אחרות כדי לפזר בזמן את החום שנספג בחומרי שינוי פאזה אל הסביבה החיצונית, ניתן לנצל באופן בר קיימא את השפעת הקירור של חומרים לשינוי פאזה.
נכון לעכשיו, באיטרציה של כלי רכב חשמליים, חדשנות טכנולוגית בניהול תרמי סוללה תמיד ממוקמת בעמדה חשובה מאוד. בעתיד, מערכות ניהול תרמיות של מצבר רכב חשמלי יפרצו דרך בהיבטים רבים, כולל שיפור היעילות, הפחתת עלויות ושיפור המודיעין.
