วิธีการระบายความร้อนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมของรถยนต์พลังงานใหม่

บีเอ็มเอส

โมดูลชุดแบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยแบตเตอรี่เป็นหลัก และส่วนประกอบระบายความร้อนที่สามารถเชื่อมต่อกันได้อย่างอิสระ ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองส่วนนั้นส่งเสริมซึ่งกันและกัน แบตเตอรี่มีหน้าที่ในการให้พลังงานแก่ยานยนต์พลังงานใหม่ และหน่วยระบายความร้อนสามารถจัดการกับความร้อนที่เกิดจากแบตเตอรี่ในระหว่างการทำงาน วิธีการระบายความร้อนที่แตกต่างกันจะใช้วัสดุระบายความร้อนที่แตกต่างกัน
หากอุณหภูมิรอบแบตเตอรี่สูงเกินไป วัสดุเหล่านี้จะใช้ปะเก็นซิลิโคนนำความร้อนเป็นทางเดินในการส่งผ่านความร้อน เข้าไปในท่อระบายความร้อนอย่างราบรื่น แล้วดูดซับความร้อนผ่านการสัมผัสโดยตรงหรือโดยอ้อมกับแบตเตอรี่แต่ละก้อน ข้อดีหลักของวิธีนี้คือมีพื้นที่สัมผัสกับเซลล์แบตเตอรี่ขนาดใหญ่และสามารถดูดซับความร้อนได้อย่างสม่ำเสมอ

การระบายความร้อนด้วยอากาศก็เป็นวิธีการระบายความร้อนแบตเตอรี่ที่นิยมใช้กันทั่วไปเช่นกันเครื่องทำความร้อนอากาศ PTC(ดังชื่อที่บ่งบอก วิธีนี้ใช้อากาศเป็นตัวกลางในการระบายความร้อน นักออกแบบรถยนต์พลังงานใหม่จะติดตั้งพัดลมระบายความร้อนไว้ข้างๆ โมดูลแบตเตอรี่ เพื่อเพิ่มการไหลเวียนของอากาศ จึงมีการเพิ่มช่องระบายอากาศไว้ข้างๆ โมดูลแบตเตอรี่ด้วย การพาความร้อนของอากาศช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธียมของรถยนต์พลังงานใหม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็วและรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ข้อดีของวิธีนี้คือมีความยืดหยุ่น และสามารถระบายความร้อนได้ด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติหรือการระบายความร้อนแบบบังคับ แต่ถ้าความจุของแบตเตอรี่สูงเกินไป ประสิทธิภาพของวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศจะไม่ดีนัก)

ระบบระบายความร้อนแบบกล่องระบายอากาศเป็นการพัฒนาต่อยอดจากวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิม นอกจากการควบคุมอุณหภูมิสูงสุดของชุดแบตเตอรี่แล้ว ยังสามารถควบคุมอุณหภูมิต่ำสุดของชุดแบตเตอรี่ได้อีกด้วย ทำให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะทำงานได้ตามปกติในระดับมาก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ทำให้ขาดความสม่ำเสมอของอุณหภูมิในชุดแบตเตอรี่ ทำให้การระบายความร้อนไม่สม่ำเสมอ ระบบระบายความร้อนแบบกล่องระบายอากาศจะเพิ่มความเร็วลมของช่องอากาศเข้า ปรับอุณหภูมิสูงสุดของชุดแบตเตอรี่ให้สอดคล้องกัน และควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงได้ แต่เนื่องจากช่องว่างด้านบนของแบตเตอรี่ที่ช่องอากาศเข้ามีขนาดเล็ก การไหลของอากาศที่ได้จึงไม่ตรงตามความต้องการในการระบายความร้อน และอัตราการไหลโดยรวมช้าเกินไป หากเป็นเช่นนี้ต่อไป ความร้อนที่สะสมอยู่ด้านบนของแบตเตอรี่ที่ช่องอากาศเข้าจะระบายออกได้ยาก แม้ว่าจะเจาะรูที่ด้านบนในภายหลัง ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชุดแบตเตอรี่ก็ยังคงเกินช่วงที่กำหนดไว้

วิธีการระบายความร้อนด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะมีเทคโนโลยีขั้นสูงสุด เนื่องจากวัสดุเปลี่ยนสถานะสามารถดูดซับความร้อนได้มากตามการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ข้อดีอย่างยิ่งของวิธีนี้คือใช้พลังงานน้อยและสามารถควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ได้อย่างเหมาะสม เมื่อเทียบกับวิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลว วัสดุเปลี่ยนสถานะไม่กัดกร่อน ซึ่งช่วยลดมลพิษของตัวกลางต่อแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม รถไฟฟ้าพลังงานใหม่บางรุ่นไม่สามารถใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะเป็นตัวกลางในการระบายความร้อนได้ เนื่องจากต้นทุนการผลิตวัสดุดังกล่าวสูง

ในส่วนของการใช้งานนั้น การระบายความร้อนด้วยครีบสามารถควบคุมอุณหภูมิสูงสุดและความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดของชุดแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วง 45°C ถึง 5°C ได้ อย่างไรก็ตาม หากความเร็วลมรอบชุดแบตเตอรี่ถึงค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ผลการระบายความร้อนของครีบผ่านความเร็วลมจะไม่แรงพอ ทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิของชุดแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย

การระบายความร้อนด้วยท่อความร้อนเป็นวิธีการระบายความร้อนที่พัฒนาขึ้นใหม่ ซึ่งยังไม่ได้นำมาใช้งานอย่างเป็นทางการ วิธีนี้คือการติดตั้งตัวกลางทำงานไว้ในท่อความร้อน เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้น ความร้อนจะถูกระบายออกไปทางตัวกลางในท่อ

จะเห็นได้ว่าวิธีการระบายความร้อนส่วนใหญ่มีข้อจำกัดบางประการ หากนักวิจัยต้องการทำการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมให้ได้ผลดี พวกเขาต้องออกแบบอุปกรณ์ระบายความร้อนอย่างมีเป้าหมายตามสถานการณ์จริง เพื่อให้ได้ผลการระบายความร้อนสูงสุด และเพื่อให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถทำงานได้ตามปกติ

✦วิธีแก้ปัญหาการทำงานผิดพลาดของระบบระบายความร้อนในรถยนต์พลังงานใหม่

ประการแรก อายุการใช้งานและประสิทธิภาพของรถยนต์พลังงานใหม่นั้นแปรผันโดยตรงกับอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม นักวิจัยสามารถจัดการความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพตามลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ลิเธียม เนื่องจากระบบระบายความร้อนที่ใช้ในรถยนต์พลังงานใหม่แต่ละยี่ห้อและรุ่นนั้นแตกต่างกันมาก เมื่อทำการปรับปรุงระบบระบายความร้อน นักวิจัยต้องเลือกวิธีการระบายความร้อนที่เหมาะสมตามลักษณะการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อนของรถยนต์พลังงานใหม่ให้สูงสุด ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้วิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลว (เครื่องทำความร้อนน้ำหล่อเย็น PTCนักวิจัยสามารถใช้เอทิลีนไกลคอลเป็นสารระบายความร้อนหลักได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อขจัดข้อเสียของวิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลว และป้องกันไม่ให้เอทิลีนไกลคอลรั่วไหลและปนเปื้อนแบตเตอรี่ นักวิจัยจำเป็นต้องใช้วัสดุเปลือกที่ไม่กัดกร่อนเป็นวัสดุป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียม นอกจากนี้ นักวิจัยยังต้องทำการปิดผนึกให้ดีเพื่อลดโอกาสการรั่วไหลของเอทิลีนไกลคอลให้น้อยที่สุด

ประการที่สอง ระยะทางการวิ่งของรถยนต์พลังงานใหม่เพิ่มขึ้น ความจุและกำลังของแบตเตอรี่ลิเธียมได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และความร้อนที่เกิดขึ้นก็เพิ่มมากขึ้น หากยังคงใช้วิธีการระบายความร้อนแบบเดิม ประสิทธิภาพการระบายความร้อนจะลดลงอย่างมาก ดังนั้น นักวิจัยจึงต้องก้าวให้ทันยุคสมัย พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง และเลือกใช้วัสดุใหม่ๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อน นอกจากนี้ นักวิจัยยังสามารถผสมผสานวิธีการระบายความร้อนที่หลากหลายเพื่อขยายข้อดีของระบบระบายความร้อน เพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิรอบแบตเตอรี่ลิเธียมให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยให้รถยนต์พลังงานใหม่มีพลังงานอย่างไม่จำกัด ตัวอย่างเช่น นักวิจัยสามารถผสมผสานวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศและวิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลว บนพื้นฐานของการเลือกใช้วิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลว ด้วยวิธีนี้ วิธีการสองหรือสามวิธีจะช่วยชดเชยข้อบกพร่องของกันและกัน และปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนของรถยนต์พลังงานใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สุดท้ายนี้ ผู้ขับขี่ต้องดูแลรักษารถยนต์พลังงานใหม่ในชีวิตประจำวันให้ดี ก่อนขับขี่ จำเป็นต้องตรวจสอบสถานะการทำงานของรถและดูว่ามีปัญหาด้านความปลอดภัยหรือไม่ วิธีการตรวจสอบนี้จะช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดอุบัติเหตุบนท้องถนนและสร้างความปลอดภัยในการขับขี่ หลังจากขับขี่เป็นเวลานาน ผู้ขับขี่ควรนำรถไปตรวจสอบเป็นประจำ เพื่อตรวจสอบว่ามีปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบควบคุมการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและระบบระบายความร้อนหรือไม่ เพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุขณะขับขี่รถยนต์พลังงานใหม่ นอกจากนี้ ก่อนซื้อรถยนต์พลังงานใหม่ ผู้ขับขี่ต้องศึกษาโครงสร้างของระบบขับเคลื่อนแบตเตอรี่ลิเธียมและระบบระบายความร้อนของรถยนต์พลังงานใหม่ให้ดี และพยายามเลือกรถที่มีระบบระบายความร้อนที่ดี เพราะรถประเภทนี้มีอายุการใช้งานยาวนานและสมรรถนะของรถที่เหนือกว่า ในขณะเดียวกัน ผู้ขับขี่ควรมีความรู้ด้านการบำรุงรักษาบางอย่าง เพื่อรับมือกับความล้มเหลวของระบบอย่างกะทันหันและลดความเสียหายได้ทันท่วงที