مراجعة سريعة لنظام الإدارة الحرارية لبطارية السيارة الكهربائية (BTMS)

مراجعة سريعة لنظام الإدارة الحرارية لبطارية السيارة الكهربائية (BTMS)

الكلمات المفتاحية : EV، HEV، التنقل الإلكتروني، الإدارة الحرارية للبطارية، BTMS، نظام تبريد الهواء، نظام التبريد السائل، نظام التبريد المباشر، PCM، حزمة البطارية، بطارية ليثيوم أيون، نقل الحرارة، تصميم حزمة البطارية، السيارات، قنوات الألومنيوم، تكنولوجيا التبريد السلبي

نظرًا لأن السيارات الكهربائية أصبحت اتجاهًا لا يمكن إيقافه بسبب انبعاثاتها الصفرية وكفاءتها العالية في التعامل مع الخزان والعجلات، فإن تحسين الأداء والتكلفة وعمر البطارية وسلامتها يصبح ذا أهمية متزايدة. ويعد نظام الإدارة الحرارية للبطارية (BTMS) أمرًا بالغ الأهمية لأداء البطارية، وهو أمر مهم للأداء العام لنظام نقل الحركة في المركبات الكهربائية (EVs) والمركبات الكهربائية الهجينة (HEVs). تقنيات BTMS هي: نظام تبريد الهواء، نظام التبريد السائل، نظام التبريد المباشر، نظام تبريد المواد المتغيرة الطور (PCM)، نظام التبريد الحراري الكهربائي وتبريد الأنابيب الحرارية.

1. تبريد الهواء والتدفئة

تستخدم أنظمة الهواء الهواء كوسيط حراري. يمكن أن يكون الهواء الداخل مباشرًا إما من الغلاف الجوي أو من المقصورة ويمكن أيضًا تكييفه بعد استخدام سخان أو مبخر مكيف الهواء. الأول يسمى نظام الهواء السلبي والأخير هو نظام الهواء النشط. يمكن للأنظمة النشطة أن توفر طاقة تبريد أو تدفئة إضافية. يمكن للنظام السلبي أن يوفر بضع مئات من الواط من طاقة التبريد أو التدفئة وتقتصر طاقة النظام النشط على 1 كيلو واط.

وتسمى كلتا الحالتين بأنظمة الهواء القسري لأنه في كلتا الحالتين يتم توفير الهواء عن طريق المنفاخ.

2.التبريد والتدفئة السائلة

التبريد السائل هو نظام تبريد حيث يتم استخدام الماء كمبرد لغرض تبريد البطارية. والتبريد السائل هو نظام التبريد الأكثر استخدامًا نظرًا لتصميمه المريح وأداء التبريد الجيد. هناك عمومًا مجموعتان من السوائل المطبقة في أنظمة الإدارة الحرارية. أحدهما هو السائل العازل (سائل الاتصال المباشر) الذي يمكنه الاتصال بخلايا البطارية مباشرة، مثل الزيوت المعدنية. والآخر هو السائل الموصل (سائل الاتصال غير المباشر) الذي يمكنه فقط الاتصال بخلايا البطارية بشكل غير مباشر، مثل خليط من جلايكول الإيثيلين والماء. ومن بين هاتين المجموعتين، يفضل استخدام أنظمة الاتصال غير المباشرة لتحقيق عزل أفضل بين وحدة البطارية والمناطق المحيطة بها وبالتالي أداء أفضل للسلامة. من خلال المبددات الحرارية المختلفة للتبريد، يمكن أيضًا تصنيف الأنظمة السائلة إلى أنظمة سلبية أو أنظمة نشطة.

في مجال التبريد السائل، تعد شركة Trumony واحدة من الشركات الرائدة عالميًا والأكثر تخصصًا في مجال التبريد لوحات باردة سائلة . نوع اللحام، النوع المبثوق، ونوع لوحة السندات الملفوفة كلها متاحة للتخصيص.

3. التبريد والتدفئة المباشرة لغاز التبريد

على غرار أنظمة السوائل النشطة، يتكون نظام التبريد المباشر (DRS) من حلقة مكيف الهواء، ولكن DRS يستخدم المبرد مباشرة كسائل نقل الحرارة الذي يدور عبر حزمة البطارية.

4. بي سي إم

تمتص المادة المتغيرة الطور الحرارة طوال عملية الصهر وتحتفظ بها كحرارة كامنة حتى تصل إلى القيمة القصوى. بالإضافة إلى ذلك، يتم دائمًا دمج PCM لفترة من الوقت، وتبقى درجة الحرارة عند نقطة الانصهار، ومن ثم يتم تأخير زيادة درجة الحرارة. لذلك، يتم استخدام PCM كموصل ومخزن مؤقت في BTMS. بالإضافة إلى ذلك، يتم دائمًا دمج PCM مع نظام BTMS آخر (على سبيل المثال، سائل أو مبرد بالهواء) لإدارة درجة حرارة الخلية.

5. الوحدة الحرارية الكهربائية

يمكن للوحدة الكهربائية الحرارية تحويل الجهد الكهربائي إلى اختلاف في درجات الحرارة والعكس. هنا تم اعتماد التأثير السابق. وهذا يعني أنها تنقل الحرارة عبر الوحدة عن طريق استهلاك الكهرباء مباشرة. تم تركيب مروحتين لتحسين نقل الحرارة عن طريق الحمل القسري. لدمج نظام الهواء السلبي مع الوحدة الكهروحرارية، يكون النظام المدمج قادرًا على تبريد البطارية بدرجة أقل من درجة حرارة الهواء الداخل، لكن الطاقة لا تزال محدودة بحوالي بضع مئات من الواط وأقل من كيلوواط واحد. المشكلة الرئيسية في هذا التبريد هي سلامة النظام الذي يمكن أن يكون مصدر قلق في حالة الطوارئ؛ يمكن أن يحدث ماس كهربائي بسبب تسرب سائل التبريد على خلايا البطارية مما قد يتسبب في تعطل السيارة ويمكن أن يكون مميتًا. كما تتطلب الأنابيب الشعرية الحد الأدنى من القطر للحفاظ على انخفاض الضغط المناسب وتجنب الانسداد.

6. أنابيب الحرارة

إلى جانب الوحدات الحرارية الكهربائية، يعد أنبوب الحرارة طريقة أخرى لترقية أنظمة الهواء السلبية. كان الغلاف النحاسي المسطح للأنبوب الحراري تحت فراغ جزئي. يتكون الهيكل الشعري من مسحوق النحاس الملبد. يستخدم أنبوب الحرارة الماء باعتباره سائل العمل. سوف يمتص الماء الموجود على جانب المبخر الحرارة ويصبح بخارًا أقل من 100 درجة مئوية بسبب الضغط المنخفض بالداخل. سوف يبدد الماء الموجود في المكثف الحرارة إلى المناطق المحيطة ويصبح سائلاً مرة أخرى. تتكرر هذه الدورة مرارا وتكرارا.