การระบายความร้อนด้วยการแช่แบตเตอรี่เป็นวิธีการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ที่จะจุ่มชุดแบตเตอรี่พลังงานทั้งหมดลงในน้ำที่ไม่นำไฟฟ้า, สารหล่อเย็นอิเล็กทริกที่ไม่ติดไฟ. ช่วยลดการใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว, แทนที่จะเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านทางตรง, การสัมผัสพื้นที่ผิวสูงสุดระหว่างแบตเตอรี่และสารหล่อเย็น. สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากการนำความร้อนและความลื่นไหลสูงของของเหลวเพื่อดูดซับความร้อนได้อย่างรวดเร็ว, จึงทำให้สามารถควบคุมอุณหภูมิแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น.
แผนผังการทำความเย็นแบบแช่แบตเตอรี่
ขึ้นอยู่กับว่าสารหล่อเย็นผ่านการเปลี่ยนเฟสหรือไม่, สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท:
1. การทำความเย็นแบตเตอรี่แช่เฟสเดียว: ความร้อนที่เกิดจากแบตเตอรี่จะถูกดูดซับโดยสารหล่อเย็นที่อยู่โดยรอบ, ซึ่งไม่ผ่านการเปลี่ยนเฟส (เช่น., ยังคงเป็นของเหลวตลอด). สารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจะไหลเวียนผ่านปั๊มไฟฟ้าไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก, โดยที่ความร้อนกระจายออกสู่อากาศโดยรอบหรือระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอื่น. หลังจากระบายความร้อนแล้ว, มันจะหมุนเวียนกลับเข้าไปในช่องใส่แบตเตอรี่.
2. การระบายความร้อนด้วยแบตเตอรี่แช่สองเฟส: ใช้น้ำยาหล่อเย็นชนิดพิเศษที่มีจุดเดือดต่ำ. เมื่อแบตเตอรี่เกิดความร้อน, สารหล่อเย็นที่สัมผัสจะดูดซับความร้อนและผ่านการเปลี่ยนเฟส (เช่น., ระเหยกลายเป็นไอเป็นก๊าซ). กระบวนการเปลี่ยนสถานะนี้จะดูดซับความร้อนจำนวนมากและมีประสิทธิภาพสูง. ไอของสารหล่อเย็นที่เกิดขึ้นจะลอยขึ้นสู่คอนเดนเซอร์ที่ด้านบนของถัง, โดยที่มันจะเปลี่ยนกลับเป็นของเหลวและหยดกลับลงมา, เสร็จสิ้นวงจรธรรมชาติ. ลักษณะเฉพาะ: การจัดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงโดยไม่ต้องมีการทำงานของปั๊ม. ในทางกลับกัน, ระบบต้องการมาตรฐานที่สูงขึ้นในด้านความสมบูรณ์ของการปิดผนึกและการควบคุมแรงดัน, ทำให้มีความซับซ้อนทางเทคนิคและมีค่าใช้จ่ายสูงมากขึ้น.
1. การกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ: การนำความร้อนของของเหลวคือ 5-10 เท่าของอากาศ, ขจัดความร้อนของแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วและลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น.
2. ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม: ของเหลวปกคลุมผิวแบตเตอรี่จนเต็ม, ลดฮอตสปอตท้องถิ่นให้เหลือน้อยที่สุด. การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการทำความเย็นด้วยการแช่จะรักษาความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดไว้ภายใน 1°C, เปรียบเทียบกับ 3-5°C สำหรับการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็น. นี่เป็นสิ่งสำคัญในการยืดอายุแบตเตอรี่และเพิ่มความปลอดภัย, อาจเพิ่มอายุขัยด้วย 10%-30%.
3. ความปลอดภัยขั้นสูง: สารหล่อเย็นมีคุณสมบัติหน่วงไฟ, แยกออกซิเจน, ดูดซับความร้อนได้อย่างรวดเร็วระหว่างการระบายความร้อน, และระงับการแพร่กระจายของเปลวไฟ, ลดความน่าจะเป็นของการเกิดไฟไหม้ได้มากกว่า 80%.
4. การใช้พื้นที่สูง: กำจัดแผ่นความเย็น, ท่อ, และโครงสร้างอื่นๆ, ทำให้เหมาะสำหรับรูปแบบแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นสูง. เพิ่มความจุของแบตเตอรี่โดย 20%-30% ภายในปริมาตรเดียวกัน.
1. ยานพาหนะไฟฟ้าสมรรถนะสูง (EV): โซลูชันปัจจุบันยังคงอยู่ในขั้นตอนการพิสูจน์แนวคิด, สาเหตุหลักมาจากต้นทุนที่สูง. แอปพลิเคชันหลักที่กำลังสำรวจคือการแข่งรถที่มีประสิทธิภาพสูง, โดยที่ข้อกำหนดด้านการจัดการระบายความร้อนและความปลอดภัยมีมากกว่าการพิจารณาด้านต้นทุน.
2. ระบบกักเก็บพลังงาน (เอสเอส): นี่เป็นแอปพลิเคชั่นที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการทำความเย็นด้วยการแช่แบตเตอรี่. สถานที่กักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยเป็นแนวทางหลัก. การทำความเย็นแบบจุ่มช่วยแก้ปัญหาความท้าทายที่สำคัญในการกระจายความร้อนและการแพร่กระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ. ผู้นำในอุตสาหกรรมเช่น CATL และ Tesla กำลังพัฒนาและปรับใช้เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องอย่างแข็งขัน.
3. ศูนย์ข้อมูล: ในสถานการณ์ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุด, การระบายความร้อนแบบจุ่มทำให้สภาพแวดล้อมการทำงานมีเสถียรภาพและปลอดภัยยิ่งขึ้น.
ฉันได้สัมผัสถึงข้อดีหลักของมันแล้วก่อนหน้านี้. ได้รับประสิทธิภาพระดับสูงสุดในด้านอัตราการกระจายความร้อน, ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ, ความปลอดภัย, และการใช้พื้นที่. อย่างไรก็ตาม, มันยังคงอยู่ในแอปพลิเคชันสาธิตและขั้นตอนการจำหน่ายเชิงพาณิชย์ในระยะแรก, ขาดขนาดใหญ่, การตรวจสอบตลาดในระยะยาว. ประเด็นหลักสามประการคือ:
1. ค่าใช้จ่ายสูงมาก, เนื่องจากน้ำยาหล่อเย็นมีราคาแพง.
2. ข้อกำหนดการปิดผนึกระบบที่เรียกร้อง: จำเป็นต้องมีชุดแบตเตอรี่ที่ปิดสนิท, กำหนดความต้องการที่เข้มงวดในด้านวัสดุและกระบวนการผลิต.
3. การบำรุงรักษาที่ซับซ้อนและท้าทาย: การตรวจสอบสภาพน้ำหล่อเย็นเป็นประจำต้องใช้บุคลากรที่เชี่ยวชาญ. นอกจากนี้, ขั้นตอนการซ่อมแซมและการเปลี่ยนสารหล่อเย็นมีความซับซ้อนสูงเมื่อเกิดปัญหา.
สรุป, การระบายความร้อนด้วยการจุ่มแบตเตอรี่เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพโดดเด่นแต่มีเงื่อนไขที่ไม่สมบูรณ์สำหรับการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย. ในขณะที่มีข้อได้เปรียบชั้นนำในด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยอย่างแท้จริง, ต้นทุนที่สูงและความท้าทายในการผลิตจำนวนมากที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขจำกัดการใช้งานขนาดใหญ่. เพราะเหตุนี้, ยังไม่มีการใช้อย่างแพร่หลายในภาคการค้า. ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคการค้าในปัจจุบันคือการระบายความร้อนด้วยของเหลวของแบตเตอรี่.
ก ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวของแบตเตอรี่ หมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวภายในชุดแบตเตอรี่เพื่อดูดซับความร้อนที่เกิดจากเซลล์. จากนั้นความร้อนนี้จะถูกส่งไปยังหม้อน้ำที่อยู่ด้านหน้าหรือด้านข้างของรถ. หม้อน้ำจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศภายนอกผ่านทางพัดลมในภายหลัง. นี่ถือเป็นระบบแลกเปลี่ยนความร้อนสำรอง.
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวถือเป็นตัวเลือกเชิงพาณิชย์ที่เติบโตเต็มที่ที่สุดในปัจจุบัน. พวกเขาบรรลุความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดในต้นทุน, ความน่าเชื่อถือ, และความปลอดภัย. สำหรับครั้งต่อไป 5-10 ปี, พวกเขาจะยังคงเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่.
ทีเคที ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบตเตอรี่
เพื่อการเปรียบเทียบที่เข้าใจง่ายยิ่งขึ้น, ฉันได้รวบรวมตารางเปรียบเทียบโดยละเอียดสำหรับคุณแล้ว:
| ประเภทของระบบ | ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบตเตอรี่ | ระบบทำความเย็นแบบแช่แบตเตอรี่ |
| หลักการทำงาน | การระบายความร้อนทางอ้อม: น้ำหล่อเย็นไหลผ่านช่องทางในแผ่นทำความเย็นเหลว, แลกเปลี่ยนความร้อนกับแบตเตอรี่ผ่านแผ่นโลหะ. | ระบายความร้อนโดยตรง: แบตเตอรี่จะถูกจุ่มลงในสารหล่อเย็นอิเล็กทริกโดยตรง, ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนในพื้นที่ผิวได้สูงสุด. |
| ประสิทธิภาพการระบายความร้อน | สูง, ตอบสนองความต้องการของรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน. | สูงเป็นพิเศษ, เหนือกว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลวมาก. |
| ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ | ดี, แต่ความแปรผันของอุณหภูมิเล็กน้อยยังคงเกิดขึ้นตามพื้นที่ต่างๆ ของเซลล์. | ยอดเยี่ยม, ด้วยการระบายความร้อนสม่ำเสมอทั่วเซลล์และความแตกต่างของอุณหภูมิน้อยที่สุด. |
| ความปลอดภัย | สูง: อาศัย BMS และการออกแบบการตรวจจับการหนีความร้อน. | สูงมาก: สารหล่อเย็นนั้นไม่ติดไฟและยับยั้งการแพร่กระจายของความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ. |
| ความซับซ้อนของระบบ | ปานกลางถึงสูง: ต้องใช้ระบบที่ซับซ้อนรวมถึงแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว, ปั๊มน้ำ, ท่อ, หม้อน้ำ, ฯลฯ. | เรียบง่ายบางส่วน, ซับซ้อนบางส่วน: กำจัดส่วนประกอบบางอย่าง, แต่มีการปิดผนึกที่ซับซ้อนและการออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก. |
| ค่าใช้จ่าย | ปานกลาง: เทคโนโลยีผู้ใหญ่, ห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้น, ต้นทุนที่ควบคุมได้. | สูงมาก: น้ำยาหล่อเย็นราคาแพง, กระบวนการปิดผนึกที่มีราคาแพง, ต้นทุนโดยรวมอาจสูงกว่าการทำความเย็นด้วยของเหลวหลายเท่า. |
| ความสามารถในการซ่อมแซม | ดี: มีขั้นตอนการซ่อมแซมและห่วงโซ่อุปทานที่กำหนดไว้. | ยากจน: การซ่อมแซมจำเป็นต้องมีการจัดการสารหล่อเย็น, เกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่ซับซ้อน, และจำเป็นต้องส่งคืนผู้ผลิตเดิมเพื่อรับบริการ. |
| การใช้งานหลัก | ใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกภาคส่วนรวมถึงรถยนต์นั่งส่วนบุคคล, ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์, และกักเก็บพลังงาน. | ยานพาหนะสมรรถนะสูงและระบบกักเก็บพลังงานระดับพรีเมียมอยู่ในขั้นตอนการสาธิต. |
| วุฒิภาวะทางเทคโนโลยี | มีความเป็นผู้ใหญ่สูง: ได้รับการตรวจสอบผ่านการใช้งานในตลาดขนาดใหญ่มานานกว่าทศวรรษ. | ระยะเริ่มต้น: การเปลี่ยนจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานสาธิต, ขาดการตรวจสอบความถูกต้องในระยะยาว. |
การระบายความร้อนด้วยแบตเตอรี่แบบจุ่มเป็นเทคโนโลยีที่มองไปข้างหน้าซึ่งเตรียมพร้อมสำหรับอนาคต, ทะลุเพดานทั้งประสิทธิภาพและความปลอดภัยอย่างแท้จริง. อย่างไรก็ตาม, ความท้าทายมากมายยังคงมีอยู่ก่อนที่จะมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย.
1. การลดต้นทุนอย่างมากสำหรับสารหล่อเย็นและวัสดุอื่นๆ.
2. การแก้ปัญหาความท้าทายด้านวิศวกรรม เช่น เทคโนโลยีการปิดผนึกและโซลูชันการบำรุงรักษา.
3. ข้อเสนอแนะการทดสอบการตรวจสอบตลาดในสภาพภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมถนนที่หลากหลาย.
เมื่อผ่านอุปสรรคเหล่านี้ไปได้, เทคโนโลยีนี้จะขับเคลื่อนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ให้มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยมากยิ่งขึ้น. ให้เราตั้งตารออนาคตด้วยกัน.
การอ่านเพิ่มเติม: ระบบการจัดการความร้อนด้วยแบตเตอรี่สำหรับยานพาหนะไฟฟ้าและอายุการใช้งานแบตเตอรี่, การวิเคราะห์ระบบระบายความร้อนด้วยแบตเตอรี่สำหรับบัสไฟฟ้า, ระบบทำความเย็นของเหลวแบตเตอรี่ - ทำงานอย่างไร?
เฟสบุ๊ค: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
ลิงค์ดิน: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
ยูทูป: https://www.youtube.com/@TKTHVAC
