ภาพรวมของการจัดการความร้อนในระบบขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้า

การจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์แบ่งออกเป็น การจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม และการจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์พลังงานใหม่ ปัจจุบัน การจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมนั้นมีความก้าวหน้ามากแล้ว รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ ดังนั้น การจัดการความร้อนของเครื่องยนต์จึงเป็นจุดสนใจหลักของการจัดการความร้อนในรถยนต์แบบดั้งเดิม การจัดการความร้อนของเครื่องยนต์ส่วนใหญ่รวมถึงระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ความร้อนมากกว่า 30% ในระบบรถยนต์จำเป็นต้องระบายออกทางวงจรระบายความร้อนของเครื่องยนต์เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ร้อนเกินไปภายใต้การทำงานที่โหลดสูง น้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์ถูกนำไปใช้ในการให้ความร้อนแก่ห้องโดยสาร

ระบบขับเคลื่อนของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมประกอบด้วยเครื่องยนต์และระบบส่งกำลัง ในขณะที่รถยนต์พลังงานใหม่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ มอเตอร์ และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ วิธีการจัดการความร้อนของทั้งสองประเภทมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก แบตเตอรี่ของรถยนต์พลังงานใหม่มีช่วงอุณหภูมิการทำงานปกติอยู่ที่ 25～40℃ ดังนั้น การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่จึงต้องทั้งรักษาอุณหภูมิให้เหมาะสมและระบายความร้อนออกไป ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของมอเตอร์ก็ไม่ควรสูงเกินไป หากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงเกินไป จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ ดังนั้น มอเตอร์จึงจำเป็นต้องมีมาตรการระบายความร้อนที่เหมาะสมในระหว่างการใช้งานด้วย ต่อไปนี้เป็นการแนะนำระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่และระบบการจัดการความร้อนของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของมอเตอร์และส่วนประกอบอื่นๆ

ระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่กำลังสูง

ระบบระบายความร้อนของแบตเตอรี่กำลังสูงแบ่งออกเป็นหลักๆ ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว การระบายความร้อนด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ และการระบายความร้อนด้วยท่อความร้อน โดยหลักการและโครงสร้างระบบของวิธีการระบายความร้อนแต่ละแบบมีความแตกต่างกันอย่างมาก

1) การระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์: ชุดแบตเตอรี่และอากาศภายนอกจะแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนผ่านการไหลของอากาศ การระบายความร้อนด้วยอากาศโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น การระบายความร้อนตามธรรมชาติและการระบายความร้อนแบบบังคับ การระบายความร้อนตามธรรมชาติคือเมื่ออากาศภายนอกระบายความร้อนให้กับชุดแบตเตอรี่ขณะที่รถกำลังวิ่ง การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับคือการติดตั้งพัดลมเพื่อระบายความร้อนให้กับชุดแบตเตอรี่ ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยอากาศคือต้นทุนต่ำและง่ายต่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ ข้อเสียคือประสิทธิภาพการระบายความร้อนต่ำ อัตราการกินพื้นที่มาก และปัญหาเสียงดังร้ายแรงเครื่องทำความร้อนอากาศ PTC)

2) การระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับแบตเตอรี่กำลังสูง: ความร้อนของชุดแบตเตอรี่จะถูกระบายออกโดยการไหลของของเหลว เนื่องจากความจุความร้อนจำเพาะของของเหลวมากกว่าของอากาศ ผลการระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงดีกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศ และความเร็วในการระบายความร้อนก็เร็วกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศเช่นกัน อีกทั้งการกระจายอุณหภูมิหลังจากระบายความร้อนของชุดแบตเตอรี่แล้วก็ค่อนข้างสม่ำเสมอ ดังนั้นการระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเชิงพาณิชย์เครื่องทำความร้อนน้ำหล่อเย็น PTC)

3) การระบายความร้อนด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ: วัสดุเปลี่ยนสถานะ (PhaseChangeMaterial, PCM) ได้แก่ พาราฟิน เกลือไฮเดรต กรดไขมัน ฯลฯ ซึ่งสามารถดูดซับหรือปล่อยความร้อนแฝงจำนวนมากเมื่อเกิดการเปลี่ยนสถานะ ในขณะที่อุณหภูมิของตัวมันเองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น PCM จึงมีศักยภาพในการกักเก็บพลังงานความร้อนสูงโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบายความร้อนแบตเตอรี่ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้กับแบตเตอรี่รถยนต์ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย วัสดุเปลี่ยนสถานะมีปัญหาเรื่องการนำความร้อนต่ำ ซึ่งทำให้พื้นผิวของ PCM ที่สัมผัสกับแบตเตอรี่ละลาย ในขณะที่ส่วนอื่นๆ ไม่ละลาย ซึ่งลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของระบบและไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ หากสามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ การระบายความร้อนด้วย PCM จะกลายเป็นแนวทางการพัฒนาที่มีศักยภาพมากที่สุดสำหรับการจัดการความร้อนของยานยนต์พลังงานใหม่

4) การระบายความร้อนด้วยท่อความร้อน: ท่อความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการถ่ายเทความร้อนโดยการเปลี่ยนสถานะ ท่อความร้อนเป็นภาชนะหรือท่อปิดผนึกที่บรรจุด้วยตัวกลาง/ของเหลวอิ่มตัว (เช่น น้ำ เอทิลีนไกลคอล หรืออะซิโตน เป็นต้น) ด้านหนึ่งของท่อความร้อนเป็นปลายระเหย และอีกด้านหนึ่งเป็นปลายควบแน่น ท่อความร้อนไม่เพียงแต่สามารถดูดซับความร้อนจากชุดแบตเตอรี่ได้เท่านั้น แต่ยังสามารถให้ความร้อนแก่ชุดแบตเตอรี่ได้อีกด้วย ปัจจุบันถือเป็นระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ยังอยู่ในระหว่างการวิจัย

5) ระบบทำความเย็นโดยตรงด้วยสารทำความเย็น: การทำความเย็นโดยตรงเป็นวิธีการใช้หลักการของสารทำความเย็น R134a และสารทำความเย็นอื่นๆ ในการระเหยและดูดซับความร้อน โดยติดตั้งคอยล์เย็นของระบบปรับอากาศไว้ในกล่องแบตเตอรี่เพื่อทำความเย็นกล่องแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว ระบบทำความเย็นโดยตรงมีประสิทธิภาพการทำความเย็นสูงและมีกำลังการทำความเย็นมาก