باتریها به عنوان منبع اصلی انرژی خودروهای انرژی نو، از اهمیت بالایی برای خودروهای انرژی نو برخوردارند. در طول استفاده واقعی از خودرو، باتری با شرایط کاری پیچیده و متغیری روبرو خواهد شد. برای بهبود برد پیمایش، خودرو باید تا حد امکان باتریهای بیشتری را در یک فضای مشخص قرار دهد، بنابراین فضای لازم برای قرار دادن باتری روی خودرو بسیار محدود است. باتری در طول کارکرد خودرو گرمای زیادی تولید میکند و با گذشت زمان در فضای نسبتاً کوچکی جمع میشود. به دلیل انباشتگی متراکم سلولها در باتری، دفع گرما در ناحیه میانی تا حدی نسبتاً دشوارتر است و ناهماهنگی دمایی بین سلولها را تشدید میکند که باعث کاهش راندمان شارژ و دشارژ باتری و تأثیر بر توان باتری میشود. این امر باعث فرار حرارتی شده و بر ایمنی و عمر سیستم تأثیر میگذارد.
دمای باتری تأثیر زیادی بر عملکرد، طول عمر و ایمنی آن دارد. در دمای پایین، مقاومت داخلی باتریهای لیتیوم-یونی افزایش یافته و ظرفیت آن کاهش مییابد. در موارد شدید، الکترولیت یخ میزند و باتری نمیتواند تخلیه شود. عملکرد سیستم باتری در دمای پایین به شدت تحت تأثیر قرار میگیرد و منجر به عملکرد خروجی توان خودروهای الکتریکی میشود. کاهش محو شدن و برد. هنگام شارژ خودروهای انرژی نو در شرایط دمای پایین، سیستم مدیریت باتری عمومی ابتدا باتری را قبل از شارژ تا دمای مناسب گرم میکند. اگر به درستی مدیریت نشود، منجر به شارژ بیش از حد ولتاژ آنی و در نتیجه اتصال کوتاه داخلی میشود و ممکن است دود، آتشسوزی یا حتی انفجار بیشتری رخ دهد. مشکل ایمنی شارژ در دمای پایین سیستم باتری خودروهای الکتریکی، تبلیغ خودروهای الکتریکی در مناطق سردسیر را تا حد زیادی محدود میکند.
مدیریت حرارتی باتری یکی از عملکردهای مهم در BMS است، که عمدتاً برای حفظ عملکرد باتری در محدوده دمایی مناسب در همه زمانها، به منظور حفظ بهترین شرایط کاری باتری، انجام میشود. مدیریت حرارتی باتری عمدتاً شامل عملکردهای خنککننده، گرمکننده و متعادلسازی دما است. عملکردهای خنککننده و گرمکننده عمدتاً برای تأثیر احتمالی دمای محیط خارجی بر باتری تنظیم میشوند. متعادلسازی دما برای کاهش اختلاف دما در داخل باتری و جلوگیری از پوسیدگی سریع ناشی از گرمای بیش از حد قسمت خاصی از باتری استفاده میشود.
به طور کلی، حالتهای خنککننده باتریهای قدرت عمدتاً به سه دسته تقسیم میشوند: خنککننده با هوا، خنککننده با مایع و خنککننده مستقیم. حالت خنککننده با هوا از باد طبیعی یا هوای خنککننده در محفظه مسافر برای جریان یافتن از سطح باتری برای دستیابی به تبادل گرما و خنکسازی استفاده میکند. خنککننده مایع معمولاً از یک خط لوله خنککننده مستقل برای گرم کردن یا خنک کردن باتری قدرت استفاده میکند. در حال حاضر، این روش، جریان اصلی خنککننده است. به عنوان مثال، تسلا و ولت هر دو از این روش خنککننده استفاده میکنند. سیستم خنککننده مستقیم، خط لوله خنککننده باتری قدرت را حذف میکند و مستقیماً از مبرد برای خنک کردن باتری قدرت استفاده میکند.
۱. سیستم خنککننده هوا:
در باتریهای قدرت اولیه، به دلیل ظرفیت و چگالی انرژی کم، بسیاری از باتریهای قدرت با خنکسازی با هوا خنک میشدند. خنکسازی با هوا (بخاری هوای PTC) به دو دسته تقسیم میشود: خنککننده با هوای طبیعی و خنککننده با هوای اجباری (با استفاده از فن)، و از باد طبیعی یا هوای سرد داخل کابین برای خنک کردن باتری استفاده میکند.
نمایندگان معمول سیستمهای خنککننده هوا، نیسان لیف، کیا سول EV و غیره هستند. در حال حاضر، باتریهای ۴۸ ولتی خودروهای میکروهیبرید ۴۸ ولتی عموماً در محفظه مسافر قرار دارند و با خنککننده هوا خنک میشوند. ساختار سیستم خنککننده هوا نسبتاً ساده است، فناوری آن نسبتاً بالغ است و هزینه آن پایین است. با این حال، به دلیل گرمای محدود گرفته شده توسط هوا، راندمان تبادل حرارت آن پایین است، یکنواختی دمای داخلی باتری خوب نیست و دستیابی به کنترل دقیقتر دمای باتری دشوار است. بنابراین، سیستم خنککننده هوا معمولاً برای موقعیتهایی با برد کوتاه و وزن سبک خودرو مناسب است.
شایان ذکر است که برای یک سیستم خنککننده هوا، طراحی کانال هوا نقش حیاتی در اثر خنککنندگی دارد. کانالهای هوا عمدتاً به کانالهای هوای سری و کانالهای هوای موازی تقسیم میشوند. ساختار سری ساده است، اما مقاومت آن زیاد است؛ ساختار موازی پیچیدهتر است و فضای بیشتری را اشغال میکند، اما یکنواختی اتلاف گرما خوب است.
۲. سیستم خنککننده مایع
حالت خنککننده مایع به این معنی است که باتری از مایع خنککننده برای تبادل گرما استفاده میکند (بخاری خنک کننده PTC). خنککننده را میتوان به دو نوع تقسیم کرد که میتوانند مستقیماً با سلول باتری (روغن سیلیکون، روغن کرچک و غیره) تماس داشته باشند و از طریق کانالهای آب با سلول باتری (آب و اتیلن گلیکول و غیره) تماس داشته باشند. در حال حاضر، محلول ترکیبی آب و اتیلن گلیکول بیشتر استفاده میشود. سیستم خنککننده مایع عموماً یک چیلر را برای اتصال به چرخه تبرید اضافه میکند و گرمای باتری از طریق مبرد گرفته میشود. اجزای اصلی آن کمپرسور، چیلر وپمپ آب برقیکمپرسور به عنوان منبع تغذیه تبرید، ظرفیت تبادل حرارت کل سیستم را تعیین میکند. چیلر به عنوان تبادل کننده بین مبرد و مایع خنک کننده عمل میکند و میزان تبادل حرارت مستقیماً دمای مایع خنک کننده را تعیین میکند. پمپ آب، سرعت جریان مایع خنک کننده را در خط لوله تعیین میکند. هرچه سرعت جریان سریعتر باشد، عملکرد انتقال حرارت بهتر است و برعکس.
زمان ارسال: 9 آگوست 2024
