مروری بر مدیریت حرارتی در پیشرانه های خودروهای الکتریکی

مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودرو به مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودرو سوخت سنتی و مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودرو انرژی جدید تقسیم می‌شود.اکنون مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودروهای سوخت سنتی بسیار بالغ است.وسیله نقلیه سوخت سنتی از موتور نیرو می گیرد، بنابراین مدیریت حرارتی موتور تمرکز مدیریت حرارتی سنتی خودرو است.مدیریت حرارتی موتور عمدتاً شامل سیستم خنک کننده موتور می شود.بیش از 30 درصد از گرمای سیستم خودرو باید توسط مدار خنک کننده موتور آزاد شود تا از گرم شدن بیش از حد موتور در شرایط کار با بار زیاد جلوگیری شود.مایع خنک کننده موتور برای گرم کردن کابین استفاده می شود.

نیروگاه خودروهای سوخت سنتی از موتورها و گیربکس خودروهای سوخت سنتی تشکیل شده است، در حالی که وسایل نقلیه انرژی جدید از باتری ها، موتورها و کنترل های الکترونیکی تشکیل شده اند.روش های مدیریت حرارتی این دو دستخوش تغییرات زیادی شده است.باتری قدرت وسایل نقلیه انرژی جدید محدوده دمای کار معمولی 25 ~ 40 ℃ است.بنابراین مدیریت حرارتی باتری هم نیازمند گرم نگه داشتن و هم از بین بردن آن است.در عین حال دمای موتور نباید خیلی بالا باشد.اگر دمای موتور بیش از حد بالا باشد، عمر موتور را تحت تأثیر قرار می دهد.بنابراین، موتور همچنین باید اقدامات لازم برای دفع گرما را در حین استفاده انجام دهد.در ادامه به معرفی سیستم مدیریت حرارتی باتری و سیستم مدیریت حرارتی کنترل الکترونیکی موتور و سایر قطعات می پردازیم.

سیستم مدیریت حرارتی باتری برق

سیستم مدیریت حرارتی باتری قدرت به طور عمده به خنک کننده هوا، خنک کننده مایع، خنک کننده مواد تغییر فاز و خنک کننده لوله حرارتی بر اساس رسانه های خنک کننده مختلف تقسیم می شود.اصول و ساختار سیستم روش های مختلف خنک کننده کاملاً متفاوت است.

1) خنک کننده هوای باتری نیرو: بسته باتری و هوای بیرون تبادل گرمای همرفتی را از طریق جریان هوا انجام می دهند.خنک کننده هوا به طور کلی به خنک کننده طبیعی و خنک کننده اجباری تقسیم می شود.خنک کننده طبیعی زمانی است که هوای بیرون بسته باتری را در هنگام کارکرد خودرو خنک می کند.خنک کننده هوای اجباری نصب یک فن برای خنک کننده اجباری در برابر بسته باتری است.از مزایای خنک کننده هوا می توان به هزینه کم و کاربرد تجاری آسان اشاره کرد.از معایب آن می توان به راندمان اتلاف حرارت کم، نسبت اشغال فضای زیاد و مشکلات جدی نویز اشاره کرد.هوا گرمکن PTC)

2) خنک کننده مایع باتری: گرمای بسته باتری توسط جریان مایع گرفته می شود.از آنجایی که ظرفیت گرمایی ویژه مایع بزرگتر از هوا است، اثر خنک کنندگی خنک کننده مایع بهتر از خنک کننده هوا است و سرعت خنک کننده نیز سریعتر از خنک کننده هوا و توزیع دما پس از اتلاف گرما است. بسته باتری نسبتا یکنواخت است.بنابراین، خنک کننده مایع نیز به طور گسترده در تجارت استفاده می شود.بخاری خنک کننده PTC)

3) خنک سازی مواد تغییر فاز: مواد تغییر فاز دهنده (PhaseChangeMaterial، PCM) شامل پارافین، نمک های هیدراته، اسیدهای چرب و غیره است که می توانند مقدار زیادی گرمای نهان را هنگام تغییر فاز جذب یا آزاد کنند، در حالی که دمای خود باقی می ماند. بدون تغییربنابراین PCM دارای ظرفیت ذخیره سازی انرژی حرارتی زیادی بدون مصرف انرژی اضافی است و به طور گسترده در خنک سازی باتری محصولات الکترونیکی مانند تلفن های همراه استفاده می شود.با این حال، استفاده از باتری های قدرت خودرو هنوز در حالت تحقیقاتی است.مواد تغییر فاز دارای مشکل هدایت حرارتی کم هستند که باعث ذوب شدن سطح PCM در تماس با باتری می شود در حالی که سایر قسمت ها ذوب نمی شوند که عملکرد انتقال حرارت سیستم را کاهش می دهد و برای برق با اندازه بزرگ مناسب نیست. باتری هااگر بتوان این مشکلات را حل کرد، خنک کننده PCM به بالقوه ترین راه حل توسعه برای مدیریت حرارتی وسایل نقلیه انرژی جدید تبدیل خواهد شد.

4) خنک کننده لوله حرارتی: لوله حرارتی دستگاهی است که مبتنی بر انتقال حرارت تغییر فاز است.لوله حرارتی یک ظرف مهر و موم شده یا لوله مهر و موم شده است که با یک محیط کار اشباع/مایع (آب، اتیلن گلیکول یا استون و غیره) پر شده است.یک بخش لوله حرارتی انتهای تبخیر و قسمت دیگر انتهای تراکم است.نه تنها می تواند گرمای بسته باتری را جذب کند بلکه بسته باتری را نیز گرم می کند.این در حال حاضر ایده آل ترین سیستم مدیریت حرارتی باتری قدرت است.با این حال، هنوز در دست تحقیق است.

5) خنک کننده مستقیم مبرد: خنک کننده مستقیم راهی برای استفاده از اصل مبرد R134a و سایر مبردها برای تبخیر و جذب گرما است و اواپراتور سیستم تهویه مطبوع را در جعبه باتری نصب کنید تا سریع جعبه باتری خنک شود.سیستم خنک کننده مستقیم دارای راندمان خنک کننده بالا و ظرفیت خنک کننده زیادی است.