ความสำคัญของแบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่นั้นเห็นได้ชัดเจน ในการใช้งานจริงของยานยนต์ แบตเตอรี่จะต้องเผชิญกับสภาวะการทำงานที่ซับซ้อนและหลากหลาย เพื่อเพิ่มระยะทางการขับขี่ ยานยนต์จำเป็นต้องจัดวางเซลล์แบตเตอรี่ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในพื้นที่ที่กำหนด ดังนั้นพื้นที่สำหรับชุดแบตเตอรี่ในยานยนต์จึงมีจำกัดมาก แบตเตอรี่สร้างความร้อนจำนวนมากในระหว่างการใช้งานยานยนต์และสะสมความร้อนไว้ในพื้นที่ค่อนข้างเล็กเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากการเรียงตัวของเซลล์แบตเตอรี่อย่างหนาแน่นภายในชุดแบตเตอรี่ ทำให้การระบายความร้อนในบริเวณตรงกลางทำได้ยาก ส่งผลให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิระหว่างเซลล์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลดลงและส่งผลต่อกำลังไฟ ในกรณีที่รุนแรง อาจนำไปสู่การเกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งส่งผลต่อความปลอดภัยและอายุการใช้งานของระบบ
อุณหภูมิของแบตเตอรี่มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ที่อุณหภูมิต่ำ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจมีค่าความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นและความจุลดลง ในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์แข็งตัวและแบตเตอรี่ไม่สามารถคายประจุได้ ประสิทธิภาพของระบบแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำจะได้รับผลกระทบอย่างมาก ส่งผลให้กำลังไฟฟ้าลดลงและระยะทางการขับขี่ของรถยนต์ไฟฟ้าลดลง เมื่อชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) มักจะให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่จนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมก่อนทำการชาร์จ หากไม่ดำเนินการอย่างถูกต้อง อาจทำให้เกิดการชาร์จไฟเกินในทันที ส่งผลให้เกิดการลัดวงจรภายใน ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดควัน ไฟไหม้ และแม้กระทั่งการระเบิด ปัญหาด้านความปลอดภัยของการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำในระบบแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าได้จำกัดการส่งเสริมรถยนต์ไฟฟ้าในพื้นที่ที่มีอากาศหนาวเย็นอย่างมาก
การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่เป็นหนึ่งในหน้าที่สำคัญของระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่อให้มั่นใจว่าชุดแบตเตอรี่สามารถทำงานได้ภายในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมเสมอ ซึ่งจะช่วยรักษาสภาพการทำงานที่ดีที่สุดของชุดแบตเตอรี่การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่โดยหลักแล้วประกอบด้วยฟังก์ชันต่างๆ เช่น การทำความเย็น การทำความร้อน และการปรับสมดุลอุณหภูมิ ฟังก์ชันการทำความเย็นและการทำความร้อนจะถูกปรับตามผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากอุณหภูมิแวดล้อมภายนอกต่อแบตเตอรี่ ส่วนการปรับสมดุลอุณหภูมิใช้เพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิภายในชุดแบตเตอรี่และป้องกันการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปในส่วนใดส่วนหนึ่งของแบตเตอรี่
โดยทั่วไปแล้ว ระบบระบายความร้อนของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว และการระบายความร้อนโดยตรง การระบายความร้อนด้วยอากาศใช้ลมธรรมชาติหรืออากาศเย็นจากห้องโดยสารไหลผ่านพื้นผิวของแบตเตอรี่เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนและระบายความร้อน การระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยทั่วไปจะใช้ท่อส่งสารหล่อเย็นแยกต่างหากเพื่อทำความร้อนหรือทำความเย็นให้กับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ปัจจุบัน วิธีนี้เป็นวิธีหลักในการระบายความร้อน ดังเช่นที่ใช้ในรถยนต์ Tesla และ Volt ส่วนระบบระบายความร้อนโดยตรงนั้นจะไม่มีท่อส่งสารหล่อเย็นของแบตเตอรี่ และใช้สารทำความเย็นโดยตรงในการระบายความร้อนให้กับแบตเตอรี่
1. ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ:
แบตเตอรี่รุ่นแรกๆ เนื่องจากมีความจุและความหนาแน่นของพลังงานต่ำ จึงมักใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยอากาศแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยอากาศธรรมชาติ และการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ (โดยใช้พัดลม) ซึ่งใช้อากาศธรรมชาติหรืออากาศเย็นจากห้องโดยสารเพื่อระบายความร้อนให้กับแบตเตอรี่
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ได้แก่ Nissan Leaf, Kia Soul EV เป็นต้น ปัจจุบัน แบตเตอรี่ 48V ของรถยนต์ไฮบริดขนาดเล็ก 48V มักจะติดตั้งอยู่ในห้องโดยสารและระบายความร้อนด้วยอากาศ แผนภาพเส้นทางการระบายความร้อนด้วยอากาศของแบตเตอรี่กำลังไฟระดับหนึ่งแสดงในรูปที่ 2 โครงสร้างของระบบระบายความร้อนด้วยอากาศค่อนข้างเรียบง่าย เทคโนโลยีค่อนข้างพัฒนาแล้ว และต้นทุนค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณความร้อนที่อากาศนำออกไปมีจำกัด ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนจึงต่ำ และความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ไม่ดี ทำให้ยากต่อการควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศจึงเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีระยะทางการขับขี่สั้นและน้ำหนักเบาเท่านั้น
2. ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวหมายถึงการใช้ของเหลวหล่อเย็นในการแลกเปลี่ยนความร้อนกับแบตเตอรี่ โดยมีแผนภาพแสดงในรูปที่ 3 สารหล่อเย็นแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การสัมผัสโดยตรงกับเซลล์แบตเตอรี่ (เช่น น้ำมันซิลิโคน น้ำมันละหุ่ง เป็นต้น) และการสัมผัสกับเซลล์แบตเตอรี่ผ่านช่องทางน้ำ (เช่น น้ำและเอทิลีนไกลคอล เป็นต้น) ปัจจุบันนิยมใช้สารละลายผสมระหว่างน้ำและเอทิลีนไกลคอล ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยทั่วไปจะเพิ่มเครื่องทำความเย็นที่เชื่อมต่อกับวงจรทำความเย็น ซึ่งจะดึงความร้อนออกจากแบตเตอรี่ผ่านสารทำความเย็น ส่วนประกอบหลักได้แก่ คอมเพรสเซอร์ เครื่องทำความเย็น และ...ปั๊มน้ำคอมเพรสเซอร์ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการทำความเย็น จะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของระบบทั้งหมด เครื่องทำความเย็นทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนสารทำความเย็นและสารหล่อเย็น และปริมาณการแลกเปลี่ยนความร้อนจะเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิของสารหล่อเย็นโดยตรง ปั๊มน้ำเป็นตัวกำหนดอัตราการไหลของสารหล่อเย็นในท่อ และยิ่งอัตราการไหลเร็วเท่าไร ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน
3. ระบบระบายความร้อนโดยตรง:
ระบบระบายความร้อนโดยตรงใช้สารทำความเย็นจากระบบปรับอากาศเพื่อระบายความร้อนให้กับแบตเตอรี่โดยตรง ดังแสดงในรูปที่ 11 โดยติดตั้งคอยล์เย็นของระบบปรับอากาศไว้ในระบบแบตเตอรี่โดยตรง และสารทำความเย็นจะระเหยในคอยล์เย็นเพื่อระบายความร้อนที่เกิดขึ้นจากระบบแบตเตอรี่โดยตรง ทำให้กระบวนการระบายความร้อนเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ปัจจุบันมีรถยนต์ที่ใช้ระบบระบายความร้อนโดยตรงค่อนข้างน้อย โดยรุ่นที่พบได้มากที่สุดคือ BMW i3 เนื่องจากไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลว ระบบระบายความร้อนด้วยสารทำความเย็นจึงมีโครงสร้างที่กะทัดรัด ประสิทธิภาพการระบายความร้อนสูงกว่า (สูงกว่าระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว 3-4 เท่า) และต้นทุนค่อนข้างต่ำ แต่ปัญหาอยู่ที่ว่า เนื่องจากการเปลี่ยนสถานะของสารทำความเย็นจากแก๊สเป็นของเหลวในท่อ ทำให้การควบคุมระบบทั้งหมดค่อนข้างซับซ้อน และความสม่ำเสมอของอุณหภูมิไม่ดี อีกทั้งยังมีความต้องการความทนทานต่อแรงดันสูงและการปิดผนึกที่ดี ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างมากต่อการนำไปใช้ในรถยนต์ทั้งคัน
วันที่โพสต์: 27 มีนาคม 2026
