โซลูชั่นการจัดการความร้อนสำหรับระบบแบตเตอรี่

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าปัจจัยด้านอุณหภูมิมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความปลอดภัยของแบตเตอรี่จ่ายไฟโดยทั่วไป เราคาดว่าระบบแบตเตอรี่จะทำงานในช่วง 15~35°C เพื่อให้ได้พลังงานเอาท์พุตและอินพุตที่ดีที่สุด พลังงานที่มีอยู่สูงสุด และอายุการใช้งานของวงจรที่ยาวที่สุด (แม้ว่าการจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำสามารถยืดอายุปฏิทินได้ ของแบตเตอรี่ แต่ก็ไม่สมเหตุสมผลนักที่จะฝึกฝนการจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำในแอปพลิเคชันและแบตเตอรี่ก็คล้ายกับผู้คนในเรื่องนี้มาก)

ในปัจจุบัน การจัดการระบายความร้อนของระบบแบตเตอรี่พลังงานสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภทหลักๆ ได้แก่ การระบายความร้อนตามธรรมชาติ การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว และการระบายความร้อนโดยตรงการทำความเย็นตามธรรมชาติเป็นวิธีการจัดการความร้อนแบบพาสซีฟ ในขณะที่การทำความเย็นด้วยอากาศ การทำความเย็นด้วยของเหลว และกระแสตรงกำลังทำงานอยู่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสามนี้คือความแตกต่างในตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อน

· ความเย็นอย่างเป็นธรรมชาติ
การระบายความร้อนฟรีไม่มีอุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนตัวอย่างเช่น BYD ได้นำการระบายความร้อนตามธรรมชาติมาใช้ใน Qin, Tang, Song, E6, Tengshi และรุ่นอื่นๆ ที่ใช้เซลล์ LFPเป็นที่เข้าใจกันว่า BYD ที่ตามมาจะเปลี่ยนไปใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับรุ่นที่ใช้แบตเตอรี่แบบไตรภาค

· ระบายความร้อนด้วยอากาศ (เครื่องทำความร้อนอากาศ PTC)
การระบายความร้อนด้วยอากาศใช้อากาศเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนมีสองประเภททั่วไปแบบแรกเรียกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบพาสซีฟ ซึ่งใช้อากาศภายนอกเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรงประเภทที่สองคือการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบแอคทีฟซึ่งสามารถอุ่นหรือทำให้อากาศภายนอกเย็นลงก่อนเข้าสู่ระบบแบตเตอรี่ในช่วงแรกๆ รุ่นไฟฟ้าของญี่ปุ่นและเกาหลีจำนวนมากใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

· ระบายความร้อนด้วยของเหลว
การทำความเย็นด้วยของเหลวใช้สารป้องกันการแข็งตัว (เช่น เอทิลีนไกลคอล) เป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนโดยทั่วไปแล้วจะมีวงจรแลกเปลี่ยนความร้อนที่แตกต่างกันหลายวงจรในสารละลายเช่น VOLT มีวงจรหม้อน้ำ วงจรปรับอากาศ (เครื่องปรับอากาศพีทีซี) และวงจร PTC (เครื่องทำความร้อนน้ำหล่อเย็น PTC).ระบบจัดการแบตเตอรี่ตอบสนองและปรับและสวิตช์ตามกลยุทธ์การจัดการระบายความร้อนTESLA Model S มีวงจรแบบอนุกรมพร้อมระบบระบายความร้อนของมอเตอร์เมื่อจำเป็นต้องให้ความร้อนแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ วงจรระบายความร้อนของมอเตอร์จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรระบายความร้อนของแบตเตอรี่ และมอเตอร์สามารถให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่ได้เมื่อพลังงานแบตเตอรี่อยู่ที่อุณหภูมิสูง วงจรระบายความร้อนของมอเตอร์และวงจรระบายความร้อนของแบตเตอรี่จะถูกปรับขนานกัน และระบบทำความเย็นทั้งสองจะกระจายความร้อนอย่างอิสระ

1. คอนเดนเซอร์แก๊ส

2. คอนเดนเซอร์รอง

3. พัดลมคอนเดนเซอร์รอง

4. พัดลมคอนเดนเซอร์แก๊ส

5.เซ็นเซอร์แรงดันเครื่องปรับอากาศ (ด้านแรงดันสูง)

6. เซ็นเซอร์อุณหภูมิเครื่องปรับอากาศ (ด้านแรงดันสูง)

7. คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศแบบอิเล็กทรอนิกส์

8.เซ็นเซอร์แรงดันแอร์(ด้านแรงดันต่ำ)

9. เซ็นเซอร์อุณหภูมิเครื่องปรับอากาศ (ด้านแรงดันต่ำ)

10. เอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว (คูลเลอร์)

11. เอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว (อีแวปโปเรเตอร์)

· ระบายความร้อนโดยตรง
การทำความเย็นโดยตรงใช้สารทำความเย็น (วัสดุเปลี่ยนเฟส) เป็นสื่อแลกเปลี่ยนความร้อนสารทำความเย็นสามารถดูดซับความร้อนจำนวนมากในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนสถานะก๊าซและของเหลวเมื่อเปรียบเทียบกับสารทำความเย็น ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่าสามเท่า และสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้รวดเร็วยิ่งขึ้นความร้อนภายในระบบจะถูกพาออกไปรูปแบบการระบายความร้อนโดยตรงถูกนำมาใช้ใน BMW i3

 

นอกจากประสิทธิภาพในการทำความเย็นแล้ว รูปแบบการจัดการความร้อนของระบบแบตเตอรี่ยังต้องคำนึงถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิของแบตเตอรี่ทั้งหมดด้วยPACK มีเซลล์หลายร้อยเซลล์ และเซ็นเซอร์อุณหภูมิไม่สามารถตรวจจับได้ทุกเซลล์ตัวอย่างเช่น ในโมดูลของ Tesla Model S มีแบตเตอรี่ 444 ก้อน แต่มีการจัดเรียงจุดตรวจจับอุณหภูมิเพียง 2 จุดเท่านั้นดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำให้แบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอมากที่สุดผ่านการออกแบบการจัดการระบายความร้อนและความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่ดีเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน เช่น พลังงานแบตเตอรี่ อายุการใช้งาน และ SOC