ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่พลังงาน
แบตเตอรี่จ่ายไฟเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่และยังเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดต้นทุนยานพาหนะและระยะการเดินทางอีกด้วย ระบบการจัดการระบายความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นการจัดการความร้อนแบบแอ็คทีฟและพาสซีฟจากมุมมองของการควบคุมการจัดการความร้อน และจากมุมมองของตัวกลางการถ่ายเทความร้อน มันสามารถแบ่งออกเป็นการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว และการจัดการความร้อนที่เก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟส ต่อไปนี้จะแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับ "ระบบการจัดการความร้อนของสื่อถ่ายเทความร้อนหลักสามชนิดของแบตเตอรี่กำลัง"
1. การจัดการความร้อนโดยใช้อากาศเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน
ตัวกลางการถ่ายเทความร้อนจะส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพและต้นทุนของระบบการจัดการระบายความร้อน หลักการใช้อากาศเป็นสื่อการถ่ายเทความร้อนคือการแนะนำอากาศโดยตรงและปล่อยให้อากาศไหลผ่านโมดูลแบตเตอรี่เพื่อให้ได้ผลการกระจายความร้อน โดยปกติจะต้องมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น พัดลม และการระบายอากาศทางเข้าและทางออก แหล่งที่มาของอากาศเข้าโดยทั่วไปมีสามรูปแบบ: การทำความเย็น/การให้ความร้อนแบบพาสซีฟของการระบายอากาศภายนอก การทำความเย็น/การให้ความร้อนแบบพาสซีฟของการระบายอากาศในห้องโดยสาร และการทำความเย็น/การทำความร้อนแบบแอคทีฟของอากาศภายนอกหรือในห้องโดยสาร
โครงสร้างระบบพาสซีฟไม่จำเป็นต้องมีการสร้างระบบแยกต่างหากและใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมที่มีอยู่โดยตรง ตัวอย่างเช่น หากให้ความร้อนแบตเตอรี่ในฤดูหนาว ก็สามารถใช้อากาศร้อนในห้องโดยสารได้ หากอุณหภูมิแบตเตอรี่สูงเกินไปในขณะที่รถกำลังขับขี่ และผลการระบายความร้อนด้วยอากาศในห้องโดยสารไม่ดี ลมเย็นจากภายนอกอาจถูกดูดเข้าไปเพื่อทำให้เย็นลงได้ ระบบที่ใช้งานค่อนข้างซับซ้อนและต้องมีระบบแยกต่างหากเพื่อให้ความเย็น (ความร้อน) และควบคุมตามสถานะของแบตเตอรี่ สามารถเลือกระบบได้ตามความต้องการการใช้งานแบตเตอรี่ แต่จะเพิ่มต้นทุนรถยนต์และการใช้พลังงาน
2. การจัดการความร้อนโดยใช้ของเหลวเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน
ระบบการจัดการระบายความร้อนนี้ใช้ของเหลวเป็นสื่อกลางในการถ่ายเทความร้อน จำเป็นต้องสร้างการเชื่อมต่อการถ่ายเทความร้อนระหว่างโมดูลและตัวกลางของเหลว เช่น แจ็คเก็ตน้ำ เพื่อดำเนินการทำความร้อนและความเย็นทางอ้อมในรูปแบบของการพาความร้อนและการนำความร้อน ตัวกลางการถ่ายเทความร้อนมักเป็นน้ำ เอทิลีนไกลคอลยังสามารถจุ่มบล็อกขั้วในของเหลวอิเล็กทริกเพื่อถ่ายเทความร้อนโดยตรง จำเป็นต้องมีมาตรการฉนวนเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร
การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบพาสซีฟโดยทั่วไปจะใช้การแลกเปลี่ยนความร้อนในอากาศระหว่างของเหลวกับของเหลว จากนั้นนำรังไหมเข้าไปในแบตเตอรี่เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนขั้นที่สอง ในขณะที่การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟจะไปถึงระดับแรกผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนปานกลางของน้ำหล่อเย็นเครื่องยนต์-ของเหลว หรือการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า/การให้ความร้อนจากน้ำมัน การทำความร้อนและการทำความเย็นเบื้องต้นทำได้โดยใช้สารทำความเย็น-ของเหลวสำหรับเครื่องปรับอากาศ/เครื่องปรับอากาศในห้องโดยสาร
ระบบการจัดการความร้อนที่ใช้อากาศและของเหลวเป็นตัวกลางต้องใช้พัดลม ปั๊มน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องทำความร้อน ท่อ และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ ซึ่งทำให้โครงสร้างมีขนาดใหญ่และซับซ้อนเกินไป นอกจากนี้ยังสิ้นเปลืองพลังงานแบตเตอรี่และลดพลังงานแบตเตอรี่ ความหนาแน่นและความหนาแน่นของพลังงาน
ระบบระบายความร้อนด้วยแบตเตอรี่แบบระบายความร้อนด้วยน้ำใช้สารหล่อเย็น (น้ำ 50%/เอทิลีนไกลคอล 50%) เพื่อถ่ายเทความร้อนของแบตเตอรี่ไปยังระบบทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศผ่านตัวทำความเย็นแบตเตอรี่ และไปยังสิ่งแวดล้อมผ่านคอนเดนเซอร์ อุณหภูมิน้ำขาเข้าของแบตเตอรี่จะถูกระบายความร้อนด้วยแบตเตอรี่ ทำให้ง่ายต่อการเข้าถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าหลังจากการแลกเปลี่ยนความร้อน และแบตเตอรี่สามารถปรับให้ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมได้ ส่วนประกอบหลักของระบบทำความเย็น ได้แก่ คอนเดนเซอร์ คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า เครื่องระเหย วาล์วขยายพร้อมวาล์วตัด เครื่องทำความเย็นแบตเตอรี่ (วาล์วขยายพร้อมวาล์วตัด) และท่อเครื่องปรับอากาศ ฯลฯ เส้นทางน้ำหล่อเย็นประกอบด้วย: ปั๊มน้ำไฟฟ้า แบตเตอรี่ (รวมถึงแผ่นทำความเย็น) เครื่องทำความเย็นแบตเตอรี่ ท่อน้ำ ถังขยาย และอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ
3. การจัดการความร้อนแบบสร้างใหม่ด้วยการเปลี่ยนเฟส
หลักการของ PCM วัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อทำให้แบตเตอรี่เย็นลงคือ: เมื่อแบตเตอรี่ถูกคายประจุด้วยกระแสไฟฟ้าสูง วัสดุเปลี่ยนเฟสจะดูดซับความร้อนที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ และการเปลี่ยนเฟสของมันเองทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่ลดลงอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้คือระบบจะเก็บความร้อนในรูปของความร้อนจากการเปลี่ยนเฟสใน PCM ของวัสดุเปลี่ยนเฟส เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศที่เย็นกว่า (อุณหภูมิบรรยากาศต่ำกว่าอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟส PCT มาก) PCM สามารถปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้
การใช้วัสดุเปลี่ยนเฟสในระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่มีข้อดีตรงที่ไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือใช้พลังงานเพิ่มเติมจากแบตเตอรี่ วัสดุการเปลี่ยนเฟสที่มีความร้อนแฝงและการนำความร้อนเปลี่ยนเฟสสูงถูกนำมาใช้ในระบบการจัดการความร้อนของชุดแบตเตอรี่เพื่อดูดซับความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการชาร์จและการคายประจุได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของแบตเตอรี่ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ทำงานที่อุณหภูมิปกติ สามารถรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ให้คงที่ก่อนและหลังการหมุนเวียนกระแสสูง Composite PCM ทำโดยการเติมสารที่มีค่าการนำความร้อนสูงลงในขี้ผึ้งพาราฟิน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุ
