سیستم مدیریت حرارتی برای باتری های برق

سیستم مدیریت حرارتی برای باتری های برق

سیستم مدیریت حرارتی برای باتری های قدرت عمدتا به خنک کننده هوا، خنک کننده مایع، مواد تغییر فاز و خنک کننده لوله حرارتی بر اساس رسانه های خنک کننده مختلف تقسیم می شود. اصل و ساختار سیستم روش های مختلف خنک کننده بسیار متفاوت است.

 

(1) خنک کننده هوای باتری: از طریق جریان هوا برای ایجاد بسته باتری و تبادل حرارتی هوای بیرونی. خنک کننده هوا به طور کلی به خنک کننده طبیعی و خنک کننده اجباری تقسیم می شود، خنک کننده طبیعی زمانی است که فرآیند رانندگی خودرو از هوای بیرون به خنک کننده بسته باتری می رسد. خنک کننده هوای اجباری اضافه کردن یک فن برای خنک کردن اجباری روی بسته باتری است. از مزایای خنک کننده هوا می توان به هزینه کمتر و سهولت کاربرد تجاری اشاره کرد. از معایب آن می توان به راندمان خنک کننده کمتر، نسبت اشغال فضای بزرگتر و مشکلات جدی نویز اشاره کرد.

 

(2) خنک کننده مایع باتری: جریان مایع اجازه می دهد تا گرمای بسته باتری از بین برود. 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 سریعتر از خنک کننده هوا و توزیع دمای بسته باتری پس از خنک شدن است. یکنواخت تر است به همین دلیل از خنک کننده مایع نیز به صورت تجاری به تعداد زیاد استفاده می شود. با این حال، خنک کننده با مایع خنک کننده معایبی نیز دارد که از معایب آن می توان به خطر نشت مایع، پیچیدگی نسبتاً زیاد و هزینه های بالای نگهداری اشاره کرد.

(3) خنک کننده مواد تغییر فاز: مواد تغییر فاز (PCM)، مانند موم های پارافین، نمک های هیدراته و اسیدهای چرب، می توانند مقادیر زیادی گرمای نهان را در طول تغییر فاز جذب یا آزاد کنند در حالی که دمای خود بدون تغییر باقی می ماند. در نتیجه، PCM ها ظرفیت ذخیره سازی انرژی حرارتی زیادی بدون نیاز به مصرف انرژی اضافی دارند و به طور گسترده برای دفع گرما در باتری های تلفن های همراه و سایر محصولات الکترونیکی استفاده می شوند. با این حال، کاربرد باتری های برق خودرو هنوز در دست تحقیق است. مواد تغییر فاز از رسانایی حرارتی کم رنج می برند، در نتیجه سطح PCM در تماس با باتری ذوب می شود در حالی که بقیه آن ذوب نمی شود، عملکرد انتقال حرارت سیستم را کاهش می دهد و آن را برای باتری های برق سایز بزرگ نامناسب می کند. اگر بتوان این مشکلات را حل کرد، خنک کننده PCM به امیدوارکننده 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 مایع / مایع (آب، گلیکول یا استون و غیره) پر شده است که در حالت اشباع کار می کند. یک بخش لوله حرارتی انتهای تبخیر و یک قسمت انتهای متراکم است. هم می تواند گرما را از بسته باتری جذب کند و هم آن را گرم کند و در حال حاضر سیستم مدیریت حرارتی ایده آل برای باتری های برق است. اما در حال حاضر نیز هنوز در وضعیت تحقیقاتی است.

(5) خنک کننده مستقیم مبرد: خنک کننده مستقیم استفاده از مبرد R134a و دیگر اصل جذب حرارت تبخیر خنک کننده است، اواپراتور سیستم تهویه مطبوع نصب شده در جعبه باتری برای تبدیل جعبه باتری به یک روش خنک کننده سریع. سیستم خنک کننده مستقیم دارای راندمان خنک کننده بالا و ظرفیت خنک کنندگی زیادی است.