سیستم مدیریت حرارتی باتری چیست؟

به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم انتقال قدرت خودروهای تجاری الکتریکی، وظیفه اصلی بسته باتری کششی تامین انرژی برای نیروی محرکه کامیون الکتریکی است.

دما یک عامل حیاتی است که بر عملکرد عادی شارژ و دشارژ و همچنین برد بسته باتری کششی تأثیر می گذارد. دمای بسیار سرد می تواند به طور قابل توجهی برد خودرو را کاهش دهد، در حالی که گرمای بیش از حد می تواند بر خنک شدن باتری تأثیر بگذارد و حتی منجر به فرار حرارتی یا احتراق شود.

به منظور حفظ عملکرد خوب بسته های باتری در انواع دماهای محیطی، بسیاری از خودروسازان آنها را به سیستم های مدیریت حرارتی مجهز می کنند. بنابراین یک سیستم مدیریت حرارتی چه می کند؟ سیستم های اصلی مدیریت حرارتی در کامیون ها چیست؟

بدون شک دمای باتری در حین استفاده و دمای محیط برای کامیون های برقی خالص از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است و برخی از محیط های خشن مانند گرما یا سرمای شدید ممکن است باعث آسیب رساندن به باتری شود که به نوبه خود باعث کاهش عملکرد و سرویس می شود. عمر باتری

اگرچه اکثر کامیون‌های الکتریکی خالص طراحی سنتی مشبک باز بزرگ موجود در وسایل نقلیه سوخت‌رسان معمولی را حذف کرده‌اند و آن را با طراحی بسته جایگزین کرده‌اند، کامیون‌های الکتریکی هنوز هم در حین کار از سیستم‌های پیشرانه خود گرما تولید می‌کنند. بنابراین، آنها هنوز به سطح خاصی از خنک کننده نیاز دارند.

اگر باتری در حین استفاده بیش از حد گرم شود، می تواند تأثیر منفی بر عملکرد ایمنی و طول عمر باتری داشته باشد. علاوه بر این، هنگام کار با کامیون های برقی در مناطق سرد در زمستان، عملکرد و کارایی باتری می تواند کاهش یابد. مستقیم ترین نتیجه کاهش قابل توجه برد خودرو است و در دمای بسیار پایین، کامیون های الکتریکی ممکن است شارژ آهسته یا حتی دشوار را تجربه کنند.

مطمئناً موتور الکتریکی برای دفع گرما به سیستم خنک کننده نیز نیاز دارد. در حال حاضر، بسیاری از کامیون‌های برقی خالص مجهز به موتورهای سنکرون آهنربای دائمی هستند که هنوز به یک سیستم خنک‌کننده برای اتلاف گرما تحت بارهای سنگین، مانند شیب‌های کوهنوردی نیاز دارند. اگر موتور برای مدت طولانی در دماهای بالا کار کند، می تواند منجر به مغناطیس زدایی آهنرباهای دائمی موتور شود و باعث آسیب غیرقابل برگشت شود.

استفاده از سیستم های مدیریت حرارتی باتری یکی از فناوری های کلیدی برای اطمینان از عملکرد طبیعی باتری های کششی در دماها و شرایط مختلف در خودروهای الکتریکی است. این اجازه می دهد تا حداکثر استفاده از انرژی باتری برای کمک به رانندگی. هدف اصلی این سیستم ها حفظ دمای باتری در یک محدوده مناسب است که بسته باتری را قادر می سازد به عملکرد مطلوب دست یابد.

به عنوان مثال، سیستم مدیریت حرارتی می تواند دمای داخلی باتری را بر اساس دماهای مختلف محیطی تنظیم کند و در نتیجه تاثیر دمای خارجی بر عملکرد باتری را کاهش دهد. علاوه بر این، سیستم مدیریت حرارتی می تواند از تشکیل نقاط حساس موضعی جلوگیری کند و تغییرات دما را در بسته باتری به حداقل برساند و اثرات مضر ناشی از گرمای بیش از حد موضعی را کاهش دهد.

در بازار خودروهای تجاری فعلی، راه حل های اصلی مدیریت حرارتی باتری را می توان به طور کلی به دو نوع طبقه بندی کرد: خنک کننده هوا و خنک کننده مایع. خنک‌کننده هوا عمدتاً در وانت‌های کوچک الکتریکی و کامیون‌های سبک استفاده می‌شود، در حالی که خنک‌کننده مایع معمولاً در کامیون‌های الکتریکی سنگین و تراکتور-تریلرهای الکتریکی که به توان خروجی بالاتری نیاز دارند استفاده می‌شود.

خنک کننده هوا، از جریان هوای طبیعی برای دفع گرما از باتری استفاده می کند. همچنین یک نسخه ارتقا یافته از خنک کننده هوا وجود دارد که در آن مواد رسانای گرما به الکترودهای هر دو انتهای سلول های باتری اضافه می شوند. این اجازه می دهد تا گرما از طریق مواد رسانا به محفظه فلزی برای اتلاف گرما کارآمدتر منتقل شود. این سیستم خنک کننده هوا ارتقا یافته راندمان اتلاف گرما را بهبود می بخشد.

مزایای خنک کننده هوا عمدتاً در ساختار ساده، هزینه کم و عدم وجود نشت مایع بالقوه است که قابلیت اطمینان کلی را افزایش می دهد. 总体来看,对于纯电动小微卡以及به طور کلی، برای وانت های کوچک الکتریکی و کامیون های سبک الکتریکی که مزیت های قیمتی را در اولویت قرار می دهند، مدیریت حرارتی خنک کننده هوا به وضوح انتخاب مناسب تری است.

در حالی که فن آوری خنک کننده هوا، که بر هوا به عنوان واسطه متکی است، برخی از مزایای هزینه را ارائه می دهد، همچنین دارای معایب قابل توجهی است. راندمان خنک کنندگی آن نسبتاً کم است و اثر خنک کنندگی کلی آن متوسط ​​است زیرا برای اتلاف گرما فقط به جریان هوای خارجی متکی است. اثر سرمایش محدود است، به ویژه در هنگام تخلیه با قدرت بالا. علاوه بر این، خنک کننده هوا مستقیماً تحت تأثیر دمای خارجی است، به ویژه در شرایط آب و هوایی بسیار گرم یا سرد، که می تواند تا حدی بر اتلاف گرما و راندمان انتقال باتری تأثیر بگذارد.

در مقایسه با کامیون های الکتریکی با خنک کننده هوا برای مدیریت حرارتی باتری، خنک کننده مایع اتلاف گرما و عایق موثرتری را ارائه می دهد. اصل خنک کننده مایع شامل گردش یک مایع خنک کننده در مدار سیال خنک کننده در داخل بسته باتری است تا گرمای تولید شده در حین کار باتری را حذف کند، بنابراین اتلاف گرمای کارآمد را برای باتری فراهم می کند.

به عبارت ساده، خنک کننده مایع شامل ترتیب خطوط لوله متعدد در بسته باتری است. هنگامی که نیاز به خنک کننده است، یک مایع خنک کننده به این خطوط لوله پمپ می شود و گرمای تولید شده توسط باتری از طریق یک سیستم گردش آب منتقل می شود و به اثر خنک کننده دست می یابد.

علاوه بر اتلاف گرمای کارآمدتر برای بسته باتری، برخی از سیستم های مدیریت حرارتی خنک کننده مایع قابلیت گرمایش باتری را نیز در خود جای داده اند. این به باتری اجازه می دهد تا به سرعت به دمای کارکرد مطلوب خود حتی در محیط های سرد برسد. واضح است که خنک کننده مایع در مقایسه با خنک کننده هوا، راندمان اتلاف حرارت بالاتر و قوی تری را ارائه می دهد. حتی تحت بارهای سنگین یا خروجی های پرقدرت، زمانی که بار باتری بیش از حد باشد، سیستم گردش آب خنک کننده مایع می تواند به سرعت بسته باتری را خنک کند. علاوه بر این، خنک کننده مایع اتلاف گرمای یکنواخت تری را فراهم می کند، اختلاف دما بین سلول های باتری را کاهش می دهد و به طور موثری پایداری و طول عمر بسته باتری را افزایش می دهد.

راه‌حل‌های مدیریت حرارتی خنک‌کننده مایع می‌توانند دمای باتری را در یک محدوده معقول به طور مؤثرتری کنترل کنند، در نتیجه کارایی کار، پایداری و دوام بسته باتری را بهبود می‌بخشند. با این حال، از نظر هزینه های خرید، کامیون های الکتریکی مجهز به خنک کننده مایع به طور قابل توجهی گران تر از کامیون های دارای خنک کننده هوا هستند. طراحی کلی نیز پیچیده تر است. اگر محیط کار شما دمای مناسبی دارد و عادات رانندگی خوبی دارید، استفاده از خنک کننده هوا کاملاً کافی است.

اکنون بسیاری از تولیدکنندگان بسته‌های باتری وانت‌های کوچک برقی و کامیون‌های سبک الکتریکی را به عملکرد گرمایش مجهز می‌کنند. اصل پشت این کار، تامین گرمایش کمکی برای باتری با استفاده از عناصر گرمایش الکتریکی، تضمین گرم شدن باتری و جلوگیری از کارکرد آن در دماهای بسیار پایین است. این به بهبود کارایی باتری کمک می کند. عملکرد گرمایش باتری باتری را قادر می‌سازد تا کارایی بیشتری داشته باشد، در نتیجه برد رانندگی را افزایش می‌دهد و از وقوع افت عملکرد بیش از حد در باتری می‌کاهد.

خطوط خنک کننده مایع رزرو شده اما لوله نشده است▲

برای کامیون های انرژی جدید، یک سیستم مدیریت حرارتی باتری کارآمد بسیار مهم است و تأثیر زیادی بر تجربه رانندگی دارد.