مع تسارع كهربة المركبات التجارية على مستوى العالم, أصبح التبريد السائل للبطارية من التقنيات الأساسية الحديثة أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية (BTMS). يعالج بشكل فعال نقاط الألم الرئيسية في السيارة الكهربائية (إيف) البطاريات, مثل ارتفاع درجة الحرارة, توزيع غير متساو لدرجة الحرارة, وعمر البطارية قصير. TKT, مع أكثر 12 سنوات من الخبرة في الإدارة الحرارية للمركبات, تدرك أن الحفاظ على درجة الحرارة المثلى أمر بالغ الأهمية لتحقيق إمكانات حزم بطاريات الليثيوم أيون بشكل كامل. هذه المقالة سوف تشرح بشكل شامل المفاهيم الأساسية, مبادئ العمل, المزايا, وتطبيقات التبريد السائل للبطارية, ومشاركة دراسات الحالة الناجحة لـ TKT في هذا المجال.
يعد التبريد السائل للبطارية حاليًا أكثر تقنيات الإدارة الحرارية النشطة شيوعًا في صناعة السيارات الكهربائية. إنه ينتمي إلى نظام إدارة البطارية (خدمات إدارة المباني) نظام التنفيذ. في نظام تبريد سائل للبطارية, يتم تبادل الحرارة المتولدة أثناء شحن البطارية وتفريغها من خلال الاتصال المباشر بألواح التبريد, ثم يتم إطلاقه بشكل نشط إلى الخارج من خلال نظام التبريد السائل. تعتبر هذه العملية ضرورية لمنع الهروب الحراري وضمان عمر البطارية. هدفها الأساسي هو الحفاظ على مجموعة البطارية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل الذي يتراوح بين 10 درجات مئوية إلى 45 درجة مئوية. والتحكم في اختلاف درجات الحرارة بين الخلايا الفردية في حدود 5 درجات مئوية. ويمكن لتقنية TKT أن تحقق تحكمًا دقيقًا في حدود 0.5 درجة مئوية.
على عكس طرق الإدارة الحرارية السلبية مثل مواد تغيير الطور وأنابيب الحرارة, يعد التبريد السائل للبطارية طريقة نشطة للإدارة الحرارية. يمكنه تبريد وتسخين البطارية وفقًا للتغيرات البيئية وظروف التشغيل. يمكنه امتصاص وتبديد الحرارة المتولدة أثناء شحن البطارية وتفريغها بشكل فعال, وبالتالي ضمان انتاج الطاقة العادي. في المقابل, يمكنه تسخين حزمة البطارية عند درجة حرارة أقل. مع التحسين المستمر لكثافة طاقة بطارية السيارة الكهربائية وتعميم تقنية الشحن السريع, أصبح التبريد السائل للبطارية تقنية أساسية لا يمكن الاستغناء عنها للطاقة العالية, المركبات الكهربائية التجارية ذات الحالة المعقدة.
معلومات إضافية: يعد تبريد البطارية الغاطسة طريقة تبريد سائلة أكثر تقدمًا للبطاريات عالية الأداء. يتم غمر خلايا أو وحدات البطارية بالكامل في سائل عازل خاص, مما يسمح بالتبادل الحراري المباشر بين المبرد وسطح البطارية دون أي حواجز مادية. يحقق هذا الهيكل كفاءة عالية جدًا في تبديد الحرارة وتوزيعًا موحدًا لدرجة حرارة البطارية. وتشمل عيوبه التكلفة العالية للسائل ومتطلبات الختم الصارمة, يقتصر تطبيقه في المقام الأول على الشحن فائق السرعة وتطبيقات تخزين الطاقة واسعة النطاق.
يعتمد مبدأ العمل لتبريد سائل البطارية على آليات التوصيل الحراري ونقل الحرارة بالحمل الحراري. العملية برمتها عبارة عن دورة مغلقة لسائل التبريد, تتكون بشكل رئيسي من ثلاث خطوات أساسية.
يتم نقل الحرارة الناتجة عن حزمة البطارية أثناء الشحن والتفريغ إلى لوحة التبريد السائلة, الذي هو على اتصال وثيق مع البطارية, من خلال التوصيل الحراري. يتدفق سائل التبريد عبر قنوات داخل لوحة التبريد السائلة, امتصاص الحرارة.
المبرد المبرد, مدفوعة بمضخة مياه, يتدفق إلى المبرد. يقوم المبرد بتبديد الحرارة من سائل التبريد إلى البيئة الخارجية من خلال تبريد الهواء القسري, تقليل درجة حرارة سائل التبريد بسرعة وإعادته إلى حالة صالحة للاستخدام.
يتدفق المبرد المبرد مرة أخرى إلى لوحة التبريد السائلة, تشكيل حلقة مغلقة, ويتم تكرار الخطوات المذكورة أعلاه بشكل مستمر.
في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة (<0درجة مئوية), دائرة التبريد مغلقة, ويتم تنشيط سخان PTC. يتم بعد ذلك نقل المبرد الساخن إلى لوحة التبريد السائلة, نقل الحرارة إلى حزمة البطارية, حل مشاكل تقليل سعة البطارية وصعوبات التشغيل الناتجة عن انخفاض درجات الحرارة.
يتيح نظام الحلقة المغلقة هذا تحكمًا دقيقًا ويتم إدارته عادةً بواسطة نظام إدارة البطارية (خدمات إدارة المباني) عبر حافلة CAN. يضمن بقاء البطارية باردة في الصيف ودافئة في الشتاء. بالطبع, إذا كانت منطقتك لا تتطلب وضع التدفئة, يمكن تعطيل هذه الميزة لتوفير التكاليف.
يعد تبريد الهواء والتبريد السائل من أكثر تقنيات التبريد النشطة شيوعًا للسيارات الكهربائية. عند اختيار استراتيجية التبريد, عادةً ما يزن المصنعون مزايا وعيوب تبريد الهواء مقابل التبريد السائل. تبريد الهواء أبسط وأقل تكلفة, ولكن للتطبيقات ذات التحميل العالي, يوفر التبريد السائل أداءً فائقًا.
للتطبيقات التجارية, تولد كثافة الطاقة العالية للبطاريات الحديثة كميات هائلة من الحرارة. يكافح تبريد الهواء لتبديد هذه الحرارة بسرعة وفعالية, مما يؤدي إلى تقصير عمر البطارية. التبريد السائل لديه قدرة حرارية نوعية عالية للغاية, صنعها 3,000 مرات أكثر كفاءة في تبديد الحرارة من تبريد الهواء. هذه الكفاءة الاستثنائية تجعله حل التبريد الوحيد القابل للتطبيق للشاحنات والحافلات الكهربائية.
| ميزة | أنظمة تبريد الهواء | أنظمة تبريد سائل البطارية |
|---|---|---|
| وسيلة نقل الحرارة | هواء | المبرد (ماء جلايكول, إلخ.) |
| الموصلية الحرارية | قليل (تقريبا. 0.024 ث / م · ك) | عالي (تقريبا. 0.4 - 0.6 ث / م · ك) |
| توحيد درجة الحرارة | فقير (عرضة للبقع الساخنة) | ممتاز (ΔT ≥ 5 درجة مئوية) |
| استهلاك الطاقة | معتدل (المشجعين) | أعلى (مضخات), ولكن أكثر كفاءة لكل واط تمت إزالته |
| أفضل ل | المركبات الكهربائية منخفضة الطاقة, مناخات معتدلة | المركبات الكهربائية التجارية, الباصات, المعدات الثقيلة |
TKT, مع 25 سنوات من الخبرة في الإدارة الحرارية, وقد الأمثل تصميم تكامل النظام, تبسيط منطق التحكم في نظام التبريد السائل بشكل فعال وتقليل تكاليف التصنيع والصيانة الإجمالية.
درجة الحرارة هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على عمر البطارية. هذه العلاقة تنمو باطراد. تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع سماكة الطبقة البينية الصلبة بالكهرباء, مما يؤدي إلى فقدان الليثيوم النشط وبالتالي التدهور السريع للبطارية.
تظهر الاختبارات أن خلية بطارية واحدة لها دورة حياة تصل إلى 6238 أيام (80% القدرة المتبقية) عند 23 درجة مئوية, بالمقارنة مع فقط 272 أيام عند 55 درجة مئوية - تؤدي زيادة درجة الحرارة بمقدار 32 درجة مئوية إلى أ 95% انخفاض في عمر البطارية.
يعمل التبريد السائل للبطارية على مكافحة هذه المشكلة بشكل مباشر من خلال الحفاظ على بيئة حرارية مستقرة. يمنع البطارية من التعرض لضغط درجة الحرارة العالية أثناء الشحن السريع أو عملية التحميل القصوى, وبالتالي إبطاء عملية الشيخوخة الكيميائية بشكل كبير. بالإضافة إلى, وذلك من خلال التأكد من أن فرق درجة الحرارة بين خلايا البطارية يكون في حدود 5 درجات مئوية, كما أنه يمنع عدم الاستقرار الكهروكيميائي. وإلا قم بتقليل القدرة الفعالة لحزمة البطارية بمقدار 10% ل 30%.
يعد الهروب الحراري أكبر خطر على سلامة بطاريات السيارات الكهربائية. وهو ناتج عن تفاعل متسلسل من التفاعلات الطاردة للحرارة الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة الموضعية (ترتفع درجات الحرارة على الفور فوق 800 درجة مئوية). يمكن لتقنية التبريد السائل للبطارية أن تمتص الحرارة المحلية بسرعة وتحقق تبريدًا سريعًا من خلال مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي, قمع الانفلات الحراري بشكل أساسي وبالتالي حماية البطارية وإطالة عمر الخدمة.
تتميز تقنية التبريد السائل للبطارية بقدرة قوية على التوسع والقدرة على التكيف, مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في مختلف السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. مع تسارع كهربة قطاع المركبات التجارية, لقد أصبح الحل المفضل للإدارة الحرارية للسيارات الكهربائية الثقيلة.
إلى جانب المركبات الكهربائية التجارية, كما يستخدم التبريد السائل للبطارية على نطاق واسع في محطات الشحن الفائق, مراكز البيانات, والطائرات على ارتفاعات منخفضة. مع التطور السريع لصناعة تخزين الطاقة العالمية, ويشهد الطلب على تكنولوجيا التبريد السائل في سيناريوهات تخزين الطاقة أيضًا نموًا هائلاً.
تم تصميم أنظمة التبريد السائل لبطاريات المركبات التجارية لبيئات التشغيل الديناميكية للغاية. يجب أن تتحمل دورات تفريغ الشحن السريع المتكررة, اهتزاز شديد, صدمة ميكانيكية, ودرجات الحرارة المحيطة القصوى, في حين تبقى مدمجة, خفيف الوزن, ومتكامل للغاية مع نظام الإدارة الحرارية للمركبة. يظل التبريد السائل غير المباشر باستخدام الألواح الباردة هو الحل السائد, إعطاء الأولوية للاستجابة, أمان, واستغلال المساحة للشاحنات, حافلات, والمركبات الكهربائية الثقيلة.
تركز أنظمة التبريد السائلة لبطاريات تخزين الطاقة على الاستقرار الثابت على المدى الطويل. هدفهم هو تحقيق 15-20 عمر سنة, التكرار العالي, تكاليف التشغيل منخفضة, وتوحيد درجة الحرارة على مستوى الكتلة. يتم استخدام تقنيات التبريد غير المباشر والتبريد بالغمر المتقدمة على نطاق واسع. يؤكد تصميم النظام المطلوب على قابلية الصيانة والموثوقية على المدى الطويل, بدلاً من التصميم خفيف الوزن.
يوفر التبريد السائل للبطارية مزايا كبيرة في الأداء, لكن تصميمه وتطويره واجه العديد من التحديات الأساسية. لقد نجحت TKT في التغلب على هذه التحديات على مدار العقدين الماضيين:
ويكمن التحدي الأساسي في التحكم في اختلاف درجة الحرارة بين الخلايا الفردية ضمن أقل من 5 درجات مئوية لضمان تقادم موحد للبطارية وأداء مستقر.
نظام التبريد السائل للبطارية نفسه يستهلك الطاقة. يمكن للنظام المصمم بشكل سيء أن يستنفد بطارية السيارة, تقليل نطاق القيادة. لذلك, الهدف هو زيادة أداء التبريد إلى الحد الأقصى مع تقليل استهلاك الطاقة.
يجب أن يكون النظام قادرًا على التبريد بسرعة لمنع أحداث السخونة الزائدة الموضعية من التصاعد إلى انفلات حراري واسع النطاق ونشوب حريق.
دمج ضاغط النظام, مكثف, مضخة مياه كهربائية, إلخ., إن تحويل وحدة مدمجة ومتينة قادرة على تحمل اهتزازات السيارة والظروف البيئية القاسية هي مهمة معقدة.
من خلال البحث والتحقق المتكرر, حققت TKT تكييف هواء متكامل ونظام BTMS (نظام إدارة درجة حرارة الجسم) الأجهزة. من خلال دمج وظيفة BTMS في تكييف هواء الحافلة, إنه يحقق التبريد المتزامن لكل من الجزء الداخلي للحافلة وبطارية الحافلة. حالياً, يعمل هذا النظام الجديد بثبات على الحافلات التي تصنعها شركة صناعة السيارات الهندية الشهيرة Olectra.
أسس في 1998, بدأت TKT في تطوير وتصنيع أنظمة تبريد سائل البطارية (BTMS) في 2014. الاستفادة من قدراتها الرائدة في مجال التصميم والتصنيع, أصبحت TKT موردًا عالميًا رائدًا لحلول الإدارة الحرارية لبطاريات المركبات الكهربائية التجارية. لقد اكتسبت منتجات التبريد السائل للبطارية اعترافًا من مجلة Fortune 500 شركات صناعة السيارات مثل BYD و Tata Motors.
قامت TKT بتطوير نظام تبريد سائل للبطارية مخصص بشكل عميق لخط إنتاج الحافلات الكهربائية من Olectra, دمج وظائف تكييف الهواء وBTMS. هذا نظام التبريد السائل المتكامل, تم تطويره خصيصًا لحافلات Olectra الكهربائية, لديه قدرة تبريد 10 كيلو واط وقدرة تكييف 42 كيلو واط. يمكن للنظام الجديد أن يقلل بشكل فعال من تدهور البطارية في الحافلات ويطيل عمر البطارية بأكثر من 30%. انقر لعرض المادة الأصلية.
قدمت TKT أنظمة تبريد بطاريات الشاحنات الكهربائية لشركة Tata Motors, إحدى شركات صناعة السيارات الهندية الرائدة. استجابة لمناخ الهند الحار والرطب, قامت TKT بتحسين تصميم خطوط الأنابيب والمشعات, تحسين كفاءة تبديد الحرارة للنظام عن طريق 25% وضمان التشغيل المستقر للشاحنات الكهربائية في البيئات ذات درجات الحرارة العالية التي تزيد عن 40 درجة مئوية. انقر لعرض المادة الأصلية.
حيث أصبحت حزم بطاريات السيارات الكهربائية أكبر وأكثر قوة, أهمية التبريد السائل للسلامة الحرارية, نطاق قيادة مستقر, وأصبح عمر البطارية الممتد واضحًا بشكل متزايد. بالمقارنة مع تبريد الهواء, يوفر التبريد السائل قدرات أقوى لتبديد الحرارة, تحكم أكثر تجانساً في درجة الحرارة, ويلبي احتياجات المركبات التجارية بشكل أفضل.
بأكثر من 10 سنوات من الخبرة, أداء تبريد رائد في الصناعة, وسجل حافل من التعاون الناجح مع كبار صانعي السيارات, TKT هي شريكك الموثوق به لحلول الإدارة الحرارية للبطارية المتقدمة. جاهز لتحسين أداء بطارية سيارتك الكهربائية?
مزيد من القراءة: ما هو الهروب الحراري من حيث صلته بالمركبات الكهربائية, أخبار وتحديثات الإدارة الحرارية 2025, ما هو التبريد الغمر للبطارية?
فيسبوك: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
ينكدين: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
يوتيوب: https://www.youtube.com/@TKTHVAC
