ในปัจจุบัน มลภาวะทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นทุกวัน ไอเสียจากยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมได้ทำให้มลภาวะทางอากาศรุนแรงขึ้นและเพิ่มการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก การอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยมลพิษจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญที่ประชาคมระหว่างประเทศให้ความสนใจเอชวีเอชรถยนต์พลังงานใหม่ครองส่วนแบ่งตลาดรถยนต์ค่อนข้างสูง เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง สะอาด และไม่ก่อให้เกิดมลพิษจากพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของรถยนต์ไฟฟ้าล้วน ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีพลังงานจำเพาะสูงและอายุการใช้งานยาวนาน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะสร้างความร้อนจำนวนมากในระหว่างการทำงานและการคายประจุ และความร้อนนี้จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ 0~50 ℃ และอุณหภูมิการทำงานที่ดีที่สุดคือ 20~40 ℃ ความร้อนสะสมของแบตเตอรี่ที่สูงกว่า 50 ℃ จะส่งผลกระทบโดยตรงต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงเกิน 80 ℃ แบตเตอรี่อาจระเบิดได้
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ โดยสรุปเทคโนโลยีการระบายความร้อนและการกระจายความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในสภาวะการทำงาน โดยบูรณาการวิธีการและเทคโนโลยีการกระจายความร้อนต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศ โดยเน้นที่การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว และการระบายความร้อนด้วยการเปลี่ยนสถานะ บทความนี้ได้วิเคราะห์ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการระบายความร้อนแบตเตอรี่ในปัจจุบันและปัญหาในการพัฒนาทางเทคนิคในปัจจุบัน รวมถึงเสนอหัวข้อการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่
การระบายความร้อนด้วยอากาศ
การระบายความร้อนด้วยอากาศ คือการรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสภาพแวดล้อมการทำงานและแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านอากาศ ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ (เครื่องทำความร้อนอากาศ PTC) และลมธรรมชาติ ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยอากาศคือต้นทุนต่ำ ปรับใช้ได้หลากหลาย และมีความปลอดภัยสูง อย่างไรก็ตาม สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การระบายความร้อนด้วยอากาศมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำ และมีแนวโน้มที่จะทำให้การกระจายอุณหภูมิของแบตเตอรี่ไม่สม่ำเสมอ กล่าวคือ อุณหภูมิไม่คงที่ การระบายความร้อนด้วยอากาศมีข้อจำกัดบางประการเนื่องจากความจุความร้อนจำเพาะต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ร่วมกับวิธีการระบายความร้อนอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน ผลการระบายความร้อนด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงแบตเตอรี่และพื้นที่สัมผัสระหว่างช่องทางการไหลของอากาศกับแบตเตอรี่ โครงสร้างระบบจัดการความร้อนแบตเตอรี่แบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบขนานช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนของระบบโดยการเปลี่ยนการกระจายระยะห่างของแบตเตอรี่ในชุดแบตเตอรี่ในระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบขนาน
การระบายความร้อนด้วยของเหลว
อิทธิพลของจำนวนท่อส่งและอัตราเร็วการไหลต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อน
การระบายความร้อนด้วยของเหลว(เครื่องทำความร้อนสารหล่อเย็น PTCการระบายความร้อนด้วยของเหลว (Liquid Cooling หรือ FDLC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบายความร้อนของแบตเตอรี่รถยนต์ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดีและสามารถรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้สม่ำเสมอได้ เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลวมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนที่ดีกว่า การระบายความร้อนด้วยของเหลวทำได้โดยการไหลของสารหล่อเย็นในช่องทางรอบแบตเตอรี่ หรือโดยการแช่แบตเตอรี่ในสารหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อนออกไป การระบายความร้อนด้วยของเหลวมีข้อดีหลายประการในแง่ของประสิทธิภาพการระบายความร้อนและการใช้พลังงาน และได้กลายเป็นกระแสหลักในการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ ปัจจุบัน เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยของเหลวถูกนำไปใช้ในตลาด เช่น Audi A3 และ Tesla Model S มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของการระบายความร้อนด้วยของเหลว รวมถึงผลกระทบของรูปทรงท่อระบายความร้อน วัสดุ สารหล่อเย็น อัตราการไหล และการลดลงของความดันที่ทางออก โดยใช้จำนวนท่อและอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเป็นตัวแปร ได้ทำการศึกษาอิทธิพลของพารามิเตอร์โครงสร้างเหล่านี้ต่อความสามารถในการระบายความร้อนของระบบที่อัตราการคายประจุ 2C โดยการเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงทางเข้าของท่อ เมื่ออัตราส่วนความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิสูงสุดของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลง แต่หากจำนวนตัววิ่งเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่ง การลดลงของอุณหภูมิของแบตเตอรี่ก็จะลดลงตามไปด้วย
วันที่โพสต์: 7 เมษายน 2566
