การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่เซลล์เชื้อเพลิงรถยนต์

แม้ว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะยังคงเน้นไปที่รถยนต์เพื่อการพาณิชย์เป็นหลัก แต่รถยนต์นั่งส่วนบุคคลก็เป็นเพียง Toyota Honda Hyundai เท่านั้นที่มีผลิตภัณฑ์ แต่เนื่องจากบทความนี้เน้นไปที่รถยนต์นั่งส่วนบุคคล และรุ่นเปรียบเทียบอื่นๆ ก็เป็นรถยนต์โดยสารด้วย ดังนั้นนี่คือ Toyota Mirai เป็นตัวอย่าง

ระบบการจัดการความร้อนของเซลล์เชื้อเพลิงมีประเด็นหลักสามประการดังต่อไปนี้:

ข้อกำหนดการกระจายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิง
เครื่องปฏิกรณ์เป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาไฮโดรเจน-ออกซิเจนและก่อให้เกิดความร้อนขณะผลิตกระแสไฟฟ้าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะช่วยเพิ่มกำลังคายประจุของเครื่องปฏิกรณ์ แต่ความร้อนไม่สามารถรวบรวมได้ ดังนั้นน้ำของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาและสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์จึงต้องไหลร่วมกันเพื่อกระจายความร้อน

และการรักษาอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์จะสามารถควบคุมกำลังเอาต์พุตได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองความต้องการแบบไดนามิกของผู้ขับขี่สำหรับระบบขับเคลื่อนความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังของเครื่องปฏิกรณ์และมอเตอร์อินเวอร์เตอร์สามารถนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของความร้อนเพื่อให้ความร้อนในห้องนักบินในฤดูหนาว

ปัญหาการสตาร์ตเครื่องปฏิกรณ์ขณะเย็น
เครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้โดยตรงที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องอุ่นเครื่องด้วยความร้อนภายนอกก่อนจึงจะเข้าสู่โหมดการทำงานปกติได้

ณ จุดนี้ วงจรกระจายความร้อนที่กล่าวข้างต้นจะต้องกลับด้านไปยังวงจรทำความร้อน และการสลับที่นี่อาจต้องใช้วาล์วควบคุมวงจรที่คล้ายกับวาล์วสองทางสามทาง

การทำความร้อนสามารถทำได้โดยภายนอกเครื่องทำความร้อน PTC ไฟฟ้า,ไฟฟ้าให้ความร้อนจากแบตเตอรี่เพื่อให้ดูเหมือนว่ายังมีเทคโนโลยีที่ช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์สามารถสร้างความร้อนได้เอง ดังนั้น พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาจึงอยู่ในรูปของความร้อนมากขึ้นไปยังร่างกายของเครื่องปฏิกรณ์เพื่ออุ่นเครื่อง

บูสเตอร์ระบายความร้อน
ส่วนนี้จะเหมือนกับกลุ่มรถยนต์ไฮบริดที่กล่าวไว้ข้างต้นเล็กน้อย เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ ปริมาณของออกซิเจนของสารตั้งต้นก็มีความต้องการที่แน่นอนเช่นกัน ดังนั้น จึงต้องเพิ่มแรงดันอากาศเข้าเพื่อเพิ่มความหนาแน่น จึงเพิ่มขึ้น การไหลของมวลของออกซิเจนด้วยเหตุนี้การระบายความร้อนหลังบูสต์จึงสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจรทำความเย็นเดียวกันได้ เนื่องจากช่วงอุณหภูมิค่อนข้างใกล้เคียงกับส่วนประกอบอื่นๆ

ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์
เขียนไว้ในตอนท้ายของวันว่ายานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์เป็นผู้เล่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดปัจจุบันมีการวิจัยและพัฒนาในการจัดการความร้อนของยานพาหนะไฟฟ้ากับผู้ผลิตและซัพพลายเออร์รถยนต์รายใหญ่ทุกรายต่อไปนี้เป็นประเด็นหลักสามประการที่แตกต่างจากยานพาหนะประเภทอื่น:

ความกังวลช่วงฤดูหนาว
เครดิตส่วนใหญ่สำหรับระยะทางจะอยู่ที่ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ การใช้ไฟฟ้าของยานพาหนะ และความต้านทานลม ซึ่งเป็นแง่มุมของการจัดการที่ไม่ใช่ความร้อน แต่ไม่มากนักในฤดูหนาว

เพื่อให้เป็นไปตามความสะดวกสบายในห้องนักบินและการสตาร์ทด้วยแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงในช่วงเย็น ระบบการจัดการระบายความร้อนจะใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก และการลดช่วงฤดูหนาวลงอย่างมากถือเป็นบรรทัดฐานอยู่แล้ว

เหตุผลหลักก็คือ การสร้างความร้อนของระบบขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์นั้นมีความสำคัญมากกว่าเครื่องยนต์ แบตเตอรี่ และอุณหภูมิ

วิธีแก้ปัญหาทั่วไปในปัจจุบัน เช่น ระบบปั๊มความร้อน ความร้อนของระบบขับเคลื่อน และความร้อนจากสิ่งแวดล้อมผ่านวงจรคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ห้องโดยสารและแบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมี Weimar EX5 ในการใช้งานเครื่องทำความร้อนดีเซลการใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ดีเซลส่วนหนึ่งเพื่ออุ่นแบตเตอรี่และห้องโดยสาร (เครื่องทำความร้อน PTC) ยังมีอีกเทคโนโลยีหนึ่งคือเทคโนโลยีทำความร้อนด้วยตนเองของแบตเตอรี่ ดังนั้นเมื่อสตาร์ทแบตเตอรี่ด้วยพลังงานเพียงเล็กน้อยเพื่อให้หน่วยแบตเตอรี่แต่ละหน่วยอุ่นขึ้น ซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาวงจรแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก