تعد أنظمة الإدارة الحرارية لحزمة البطاريات أمرًا أساسيًا لضمان سلامة وكفاءة بطاريات السيارات الكهربائية. تستكشف هذه المقالة طرق الإدارة الحرارية للبطارية المختلفة وأهميتها في السيارات الكهربائية والتطبيقات الأخرى. يعد فهم هذه الأنظمة أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين وعشاق البطاريات. يمكن أن يساعد في تصميم مجموعات بطاريات ومركبات كهربائية أكثر أمانًا وكفاءة.
يعد نظام الإدارة الحرارية لحزمة البطارية أمرًا بالغ الأهمية لسلامة وأداء بطاريات السيارات الكهربائية. الأسباب هي كما يلي:
1. يضمن بقاء البطارية ضمن نطاق درجة حرارة آمن. بدون نظام الإدارة الحرارية, ارتفاع درجة الحرارة يصبح خطرا جديا. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض أداء البطارية بسرعة وتقصير عمر البطارية. في الحالات الشديدة, بل يمكن أن يسبب الاحتراق والانفجار. هذه عملية ضرر لا رجعة فيه. لذلك, التحكم في درجة الحرارة يمكن أن يمنع هذه العواقب بشكل فعال.
2. يؤدي الحفاظ على نطاق درجة حرارة مناسب أيضًا إلى تحسين كفاءة البطارية, وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل السيارات الكهربائية. كفاءة الطاقة الأعلى تعني نطاق قيادة أطول. يؤدي تقليل أوقات الشحن إلى أرباح أعلى وتجربة قيادة أفضل.
إجمالي, تعد الإدارة الحرارية لحزمة البطارية أمرًا ضروريًا لكهربة المركبات. فهو يساهم في إيجاد حلول طاقة آمنة وفعالة ويتوافق مع أهداف التنمية المستدامة. إن فهم هذه الأنظمة أمر بالغ الأهمية للمهندسين والمصممين. حالياً, تبريد البطارية السائلة هو النهج السائد للإدارة الحرارية.
يعد الحفاظ على حزمة البطارية ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل أمرًا بالغ الأهمية. تعمل معظم بطاريات الليثيوم أيون بشكل أفضل في درجات حرارة تتراوح بين 20 درجة مئوية و45 درجة مئوية. في درجات حرارة أعلى, تتسارع ردود الفعل داخل البطارية, يحتمل أن تسبب ضررا لا رجعة فيه. على العكس من ذلك, انخفاض درجات الحرارة يؤدي إلى إبطاء التفاعلات الكيميائية, مما يؤدي إلى عمر بطارية أقصر.
1. تولد حزم بطاريات الليثيوم أيون الحرارة من مجموعة متنوعة من العوامل. المصدر الأساسي هو الحرارة الناتجة عن المقاومة الداخلية أثناء دورات الشحن والتفريغ, وخاصة في مخرجات الطاقة العالية.
2. تؤثر البيئة الخارجية أيضًا على توليد الحرارة. درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تؤدي إلى تفاقم التدفئة الداخلية.
بسبب طرق التبريد المختلفة, تختلف المكونات المحددة. لكن, تشتمل جميع المكونات الرئيسية على دائرة تبريد, وحدة تحكم, وأجهزة الاستشعار.
1. تضمن دائرة التبريد أن يقوم النظام بتبديد الحرارة بشكل فعال من خلايا البطارية.
2. تقوم وحدة التحكم بضبط تردد وكفاءة معدات التبريد بناءً على البيانات في الوقت الفعلي.
3. تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة المعلومات الهامة مثل درجة حرارة البطارية. أنها توفر المعلومات في الوقت الحقيقي للنظام, تمكين التعديلات الدقيقة. تعمل هذه المكونات معًا لتحقيق هدف الإدارة الحرارية للبطارية.
طرق الإدارة الحرارية السلبية والإيجابية لها اختلافات كبيرة في تأثيرها على درجة حرارة البطارية. تستفيد الأنظمة السلبية عادةً من العمليات الطبيعية دون تدخل ميكانيكي أو كهربائي. غالبًا ما تستخدم هذه الطرق مواد تعمل على تبديد الحرارة بشكل طبيعي.
في المقابل, تستخدم الأنظمة النشطة مصادر طاقة خارجية للتحكم في درجة الحرارة. تتضمن هذه الأنظمة عادةً مراوح, مضخات, أو المبردات. في البيئات عالية الأداء, توفر الطرق النشطة تنظيمًا أكثر دقة لدرجة الحرارة وإدارة حرارية أفضل.
ولكل طريقة استخداماتها ومزاياها حسب خصائصها. الطرق السلبية عادة ما تكون أبسط وأقل تكلفة, ولكنها تقتصر على الأجهزة ذات سعة البطارية الأصغر. الأنظمة النشطة, على الجانب الآخر, ضرورية للمركبات التجارية النموذجية وأجهزة تخزين الطاقة. إنها توفر تحكمًا أفضل في درجة الحرارة ولكنها تأتي مع زيادة التعقيد والتكلفة.
يعد تبريد الهواء والتبريد السائل من الطرق الشائعة لإدارة درجة حرارة البطارية.
تبريد الهواء بسيط وفعال من حيث التكلفة. ويستخدم المراوح لتدوير الهواء لإزالة الحرارة من سطح البطارية. لكن, سرعة تدفق الهواء محدودة, وكفاءة التبادل الحراري للهواء منخفضة. لذلك, قد لا يكون تبريد الهواء كافيًا لتطبيقات الطاقة العالية.
يستخدم التبريد السائل للبطارية سائل تبريد للتدوير حول خلايا البطارية, امتصاص الحرارة الكبيرة ومنع ارتفاع درجات الحرارة. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص للسيارات الكهربائية. يساعد في الحفاظ على حالة حرارية مستقرة, وبالتالي إطالة عمر البطارية, أمان, والمدى. بالمقارنة مع تبريد الهواء, تصميمه أكثر تعقيدًا ويتطلب تصميمًا دقيقًا لمنع تسرب سائل التبريد. على الرغم من أن أنظمة تبريد البطاريات السائلة تزيد من الوزن, مزاياها أكثر أهمية.
مزايا التبريد السائل للبطارية:
1. الإدارة الحرارية الفعالة: يضمن درجة حرارة موحدة عبر خلايا البطارية.
2. تعزيز السلامة: يقلل من خطر الانفلات الحراري عن طريق التحكم في القمم الحرارية.
3. يطيل عمر البطارية: يحافظ على حالة حرارية مثالية, وبالتالي إطالة عمر البطارية.
الابتكار في تبريد البطارية يتطور بسرعة. يجب أن توفر التقنيات الجديدة إدارة حرارية فعالة دون إضافة وزن أو تكلفة إضافية. وتشمل التقنيات الجديدة المتوقعة:
1. السوائل النانوية: تستخدم هذه الجسيمات النانوية لتعزيز أداء التبريد.
2. مواد تغيير المرحلة: تستخدم هذه امتصاص الحرارة وإطلاقها أثناء التحولات المادية لتنظيم درجة الحرارة.
3. تبريد غمر البطارية: يتضمن ذلك غمر حزمة البطارية بالكامل في مكان غير موصل للكهرباء, مبرد عازل كهربائي غير قابل للاشتعال لتبادل الحرارة بكفاءة.
تعد الإدارة الحرارية لحزمة البطارية أمرًا بالغ الأهمية لموثوقية وأداء بطاريات الجيل التالي, ضمان التشغيل الآمن والفعال. حالياً, تطبيقاته الأساسية هي في السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة. ونتوقع أن تكون هناك حاجة لذلك في عدد متزايد من القطاعات في المستقبل. ونحن نتجه نحو الطاقة النظيفة, الإدارة الحرارية أمر ضروري.
تركز TKT على تصميم وتصنيع BTMS للسيارات التجارية الكهربائية
TKT هي شركة عالمية رائدة في مجال حلول الإدارة الحرارية للبطاريات, المصممة خصيصا للحافلات الكهربائية, الشاحنات الكهربائية, المعدات الثقيلة الكهربائية, والسفن الكهربائية. الاستفادة 25 سنوات من الخبرة في الإدارة الحرارية للمركبات وقدرات التصميم والتصنيع الرائدة في الصناعة, يمكننا المساعدة في تحسين أداء مركباتك التجارية. لقد قدمنا أنظمة تبريد سائلة للبطارية موثوقة للعديد من شركات صناعة السيارات العالمية, بما في ذلك BYD وتاتا موتورز, إطالة العمر, أمان, ومجموعة من المركبات التجارية الكهربائية.
مزيد من القراءة: ما هو التبريد الغمر للبطارية, نظام الإدارة الحرارية للبطارية للسيارات الكهربائية وعمر البطارية, تحليل نظام تبريد البطارية للحافلة الكهربائية, شاحنة.
فيسبوك: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
ينكدين: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
يوتيوب: https://www.youtube.com/@TKTHVAC
