شکی نیست که عامل دما تأثیر بسیار مهمی بر عملکرد، عمر و ایمنی باتریهای برق دارد. به طور کلی، ما انتظار داریم که سیستم باتری در محدوده دمایی ۱۵ تا ۳۵ درجه سانتیگراد کار کند تا به بهترین توان خروجی و ورودی، حداکثر انرژی موجود و طولانیترین چرخه عمر دست یابد (اگرچه ذخیرهسازی در دمای پایین میتواند عمر تقویمی باتری را افزایش دهد، اما استفاده از ذخیرهسازی در دمای پایین در کاربردها چندان منطقی نیست و باتریها از این نظر بسیار شبیه به انسان هستند).
در حال حاضر، مدیریت حرارتی سیستم باتری برق را میتوان عمدتاً به چهار دسته تقسیم کرد: خنکسازی طبیعی، خنکسازی با هوا، خنکسازی با مایع و خنکسازی مستقیم. در میان آنها، خنکسازی طبیعی یک روش مدیریت حرارتی غیرفعال است، در حالی که خنکسازی با هوا، خنکسازی با مایع و جریان مستقیم فعال هستند. تفاوت اصلی بین این سه، تفاوت در محیط تبادل حرارت است.
· خنککننده طبیعی
خنککننده آزاد هیچ دستگاه اضافی برای تبادل گرما ندارد. به عنوان مثال، BYD در مدلهای Qin، Tang، Song، E6، Tengshi و سایر مدلهایی که از سلولهای LFP استفاده میکنند، از خنککننده طبیعی استفاده کرده است. گفته میشود که BYD در مدلهای بعدی خود که از باتریهای سهتایی استفاده میکنند، به خنککننده مایع روی خواهد آورد.
· خنک کننده با هوا (بخاری هوای PTC)
خنککننده هوا از هوا به عنوان واسطه انتقال حرارت استفاده میکند. دو نوع رایج وجود دارد. نوع اول خنککننده هوای غیرفعال نامیده میشود که مستقیماً از هوای خارجی برای تبادل گرما استفاده میکند. نوع دوم خنککننده هوای فعال است که میتواند هوای بیرون را قبل از ورود به سیستم باتری، پیشگرم یا خنک کند. در روزهای اولیه، بسیاری از مدلهای الکتریکی ژاپنی و کرهای از راهحلهای خنککننده هوا استفاده میکردند.
· خنککننده مایع
خنککننده مایع از ضد یخ (مانند اتیلن گلیکول) به عنوان واسطه انتقال حرارت استفاده میکند. معمولاً چندین مدار تبادل حرارت مختلف در محلول وجود دارد. به عنوان مثال، VOLT دارای یک مدار رادیاتور، یک مدار تهویه مطبوع (تهویه مطبوع PTC) و یک مدار PTC (بخاری خنک کننده PTC). سیستم مدیریت باتری بر اساس استراتژی مدیریت حرارتی واکنش نشان میدهد و تنظیم و تغییر میکند. تسلا مدل S دارای یک مدار سری با خنککننده موتور است. هنگامی که باتری نیاز به گرم شدن در دمای پایین دارد، مدار خنککننده موتور به صورت سری با مدار خنککننده باتری متصل میشود و موتور میتواند باتری را گرم کند. هنگامی که باتری اصلی در دمای بالا قرار دارد، مدار خنککننده موتور و مدار خنککننده باتری به صورت موازی تنظیم میشوند و دو سیستم خنککننده به طور مستقل گرما را دفع میکنند.
۱. کندانسور گازی
۲. کندانسور ثانویه
۳. فن کندانسور ثانویه
۴. فن کندانسور گازی
۵. سنسور فشار کولر گازی (سمت فشار بالا)
۶. سنسور دمای کولر گازی (سمت فشار بالا)
۷. کمپرسور الکترونیکی کولر گازی
۸. سنسور فشار کولر گازی (سمت فشار پایین)
۹. سنسور دمای کولر گازی (سمت فشار پایین)
۱۰. شیر انبساط (کولر)
۱۱. شیر انبساط (اواپراتور)
· خنککننده مستقیم
خنککننده مستقیم از مبرد (ماده تغییر فاز دهنده) به عنوان واسطه تبادل گرما استفاده میکند. مبرد میتواند مقدار زیادی گرما را در طول فرآیند انتقال فاز گاز-مایع جذب کند. در مقایسه با مبرد، راندمان انتقال حرارت میتواند بیش از سه برابر افزایش یابد و باتری را میتوان سریعتر تعویض کرد. گرمای داخل سیستم از بین میرود. طرح خنککننده مستقیم در BMW i3 استفاده شده است.
علاوه بر راندمان خنککنندگی، طرح مدیریت حرارتی سیستم باتری باید ثبات دمای همه باتریها را در نظر بگیرد. PACK صدها سلول دارد و حسگر دما نمیتواند هر سلول را تشخیص دهد. به عنوان مثال، ۴۴۴ باتری در یک ماژول تسلا مدل S وجود دارد، اما فقط ۲ نقطه تشخیص دما در آن قرار دارد. بنابراین، لازم است که باتری تا حد امکان از طریق طراحی مدیریت حرارتی، پایدار باشد. و ثبات دمای خوب، پیشنیاز پارامترهای عملکردی پایدار مانند توان، عمر و SOC باتری است.
زمان ارسال: ۲۸ آوریل ۲۰۲۴
