غرفة التبريد لحقل الطاقة الجديد

تصميم نظام الإدارة الحرارية لبطارية الطاقة:

لضبط درجة حرارة البطارية لإبقائها في نطاق درجة الحرارة المناسب للبطارية للعمل ؛ لتقليل الاختلاف بين أعلى درجة حرارة وأدنى درجة حرارة في حزمة البطارية.

تكوين نظام التبريد السائل

نظام التبريد السائل هو اتجاه بحثي شائع للإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة في الوقت الحاضر. يمكن تحقيق ظروف درجة حرارة العمل المثلى لحزمة البطارية من خلال الاستفادة من أداء سائل التبريد ، الذي يتمتع بقدرة حرارية كبيرة ويمكنه التخلص من الحرارة الزائدة لنظام البطارية من خلال الدوران.

المكونات الأساسية لنظام التبريد السائل تشمل: مضخة الماء الكهربائية ، المبرد الخلوي (التبريد غير المباشر) ، مستشعر درجة الحرارة ، نظام تكييف الهواء (الضاغط ، المكثف ، المبخر) ، السخان ، ومبادل حرارة الماء إلى الماء.

من بينها ، نظام تكييف الهواء مسؤول عن توفير التبريد في ظروف درجات الحرارة العالية ؛ السخان ، في ظروف درجات الحرارة المنخفضة ، مسؤول عن تسخين المبرد.

مبادئ انتقال الحرارة

القصد من تصميم نظام الإدارة الحرارية هو نقل الحرارة الزائدة لبطارية طاقة مجال الطاقة الجديدة أثناء عملية الشحن والتفريغ ، للحفاظ على عمل البطارية ضمن النطاق المناسب ، وفرق درجات الحرارة للخلايا في مواضع مختلفة يجب ألا تكون كبيرة جدًا. بهذه الطريقة ، يمكن إبطاء سرعة الشيخوخة للبطارية ، ويمكن إبطاء درجة التمايز بين الخلايا المختلفة.

السبب في وجود أشكال تبريد مختلفة مثل التبريد بالهواء والتبريد السائل هو اختلاف وسيط نقل الحرارة. من حيث المبدأ ، من الضروري البدء من طرق نقل الحرارة المختلفة. هناك ثلاثة أشكال رئيسية لنقل الحرارة: الإشعاع الحراري والتوصيل الحراري والحمل الحراري.

الإشعاع الحراري: تشع الأجسام ذات درجة الحرارة الأعلى من الصفر المطلق إشعاعًا حراريًا. لا يحتاج الإشعاع الحراري إلى وسائط ولا يحتاج إلى ملامسة ، وينقل الحرارة على شكل موجات كهرومغناطيسية. الحرارة المنقولة من الشمس إلى الأرض هي عملية نموذجية للإشعاع الحراري.

التوصيل الحراري: عملية نقل الحرارة من منطقة ذات درجة حرارة عالية إلى منطقة ذات درجة حرارة منخفضة عبر وسيط. على عكس الإشعاع الحراري ، يتطلب التوصيل الحراري وجود شرطين: فرق درجة الحرارة والوسيط.

الحمل الحراري: التدفق النسبي داخل السائل ، مدفوعًا باختلافات درجة الحرارة.

يتم نقل الحرارة ، داخل خلية بطارية الطاقة ، بشكل أساسي إلى سطح البطارية عن طريق التوصيل الحراري ، ثم تنتشر إلى الفضاء المحيط عن طريق الإشعاع والحمل الحراري. إذا تمت إضافة نظام إدارة حراري إلى النظام ، يتم تغيير عملية نقل الحرارة جزئيًا. على سبيل المثال ، في حالة تبديد الحرارة غير المباشر ، يتم نقل الحرارة من سطح البطارية إلى غلاف المبرد بشكل أساسي عن طريق التوصيل الحراري ، ثم يتم نقل الغلاف إلى سطح قناة تدفق المبرد عن طريق التوصيل الحراري ؛ تنتقل الحرارة من سطح قناة التدفق إلى المبرد عن طريق التوصيل الحراري. يقوم المبرد بنقل الحرارة داخل المبرد عن طريق الحمل الحراري ، ويتبع التدفق القسري لسائل التبريد إلى الجزء الخارجي من حزمة البطارية.

حلول الإدارة الحرارية لحزم البطاريات

يتضمن مخطط الإدارة الحرارية لحزمة البطارية ثلاثة تدابير: تبريد حزمة البطارية ، والتسخين المسبق لدرجة حرارة منخفضة لحزمة البطارية ، والحفاظ على حرارة حزمة البطارية.

تبريد البطارية

تتحقق وظيفة التبريد لنظام التبريد السائل بشكل أساسي من خلال تدوير سائل التبريد بدرجة حرارة منخفضة. إذا كانت طاقة تبديد الحرارة المطلوبة صغيرة نسبيًا ، نظرًا للسعة الحرارية الكبيرة نسبيًا للمبرد نفسه ، فليس من الضروري بدء عملية الدورة ، ويمكن بالفعل تلبية متطلبات نطاق درجة الحرارة المحددة.

هناك نوعان رئيسيان من تبريد مجموعة البطاريات ، التبريد المباشر والتبريد غير المباشر. يعني التبريد المباشر أن وسيط التبريد يتدفق مباشرة من سطح الخلية للتخلص من الحرارة الزائدة ؛ يعني التبريد غير المباشر أن وسيط التبريد يتدفق عبر قنوات الأنابيب والرادياتير ، ويكون المبرد على اتصال بالخلية لنقل حرارة الخلية إلى التبريد.

إحماء درجة حرارة منخفضة لحزمة البطارية

في الأصل ، يمكن أن يكون للضاغط وظيفة تسخين ، لكن تأثير التسخين بدرجة حرارة منخفضة ليس جيدًا ، واستهلاك الطاقة كبير نسبيًا ، مما يؤثر بشكل كبير على عمر البطارية ؛ منخفض جدًا أو أقل من الحد الأدنى لدرجة حرارة التفريغ. لذلك ، تم تصميم عملية الإحماء قبل بدء تشغيل السيارة في إستراتيجية الإدارة الحرارية.

هناك نوعان أساسيان من التسخين المسبق لدرجات الحرارة المنخفضة لحزمة البطارية: التدفئة الداخلية والتدفئة الخارجية.

التدفئة الداخلية ، باستخدام طاقة التيار المتردد خارج حزمة البطارية لتسخين إلكتروليت البطارية حتى يصل إلى نطاق درجة الحرارة المطبق لحزمة البطارية. الجزء الذي يولد الحرارة هو البطارية نفسها ، لذلك يطلق عليه التدفئة الداخلية.

يستخدم التسخين الخارجي طاقة خارجية لتسخين الوسط غير البطارية ، وينقل الوسيط الحرارة إلى البطارية ، ويزيد درجة حرارة البطارية تدريجيًا حتى تصل إلى نطاق درجة الحرارة المناسب للبطارية. يشتمل الوسط الخارجي على وسط هواء ووسيط سائل ، وتشمل عناصر توليد الحرارة PTC وفيلم التسخين.

التدفئة الخارجية هي الطريقة الأكثر شيوعًا. نموذج التنفيذ العام هو أن حزمة البطارية مزودة بسخان بداخله ، والذي لا يستخدم طاقة بطارية الطاقة ، ولكن في حالة الوقوف ، يقوم بتشغيل مصدر الطاقة خارج حزمة البطارية ، ويزود الطاقة لـ PTC أو فيلم التدفئة. عادةً ما يكون مصدر الطاقة الخارجي هو الطاقة الكهربائية من شبكة الطاقة الكبيرة. يمكن أن يعمل السخان وفقًا لأقصى طاقة قابلة للتطبيق دون القلق بشأن إهدار الطاقة الكهربائية ، كما أن معدل التسخين الإجمالي مرتفع نسبيًا.

عزل حزمة البطارية

بالنسبة لحزم بطاريات الطاقة الجديدة في مجال الطاقة المستخدمة في مناطق درجات الحرارة المنخفضة ، يحتاج جسم الصندوق عمومًا إلى التصميم مع تدابير العزل الحراري لإبطاء فقدان حرارة التسخين المسبق. يمنع البطارية من الانخفاض إلى ما دون درجة حرارة التشغيل مرة أخرى عند توقف السيارة لفترة قصيرة أثناء القيادة. أظهرت التجارب أن درجة الحرارة المحيطة أقل من 20 درجة. أثناء عملية التسخين المسبق ، يتم تسخين البطارية إلى 25 درجة ، وتترك السيارة ثابتة لمدة 8 ساعات ، وتنخفض درجة الحرارة إلى حوالي 18 درجة.

لا يتم توفير تدابير العزل في كل مركبة مع ميزات الإدارة الحرارية. بعد التسخين المسبق للسيارة ودخول حزمة البطارية حالة العمل ، ستولد البطارية نفسها قدرًا كبيرًا من الحرارة. إذا لم تكن البيئة شديدة البرودة ولا توجد حاجة لوقوف السيارات لفترات طويلة ، فيمكن الحفاظ على درجة حرارة تشغيل حزمة البطارية عن طريق التسخين الذاتي.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على تأثير التبريد

حرارة المبرد.أثناء عملية التبريد ، كلما انخفضت درجة حرارة سائل التبريد ، انخفضت درجات الحرارة القصوى والدنيا للبطارية ، لكن الفجوة بين الاثنين كبيرة. أثناء عملية التسخين ، كلما ارتفعت درجة حرارة سائل التبريد ، زاد اختلاف درجة حرارة البطارية. وهذا يعني أنه كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة بين المبرد والبطارية ، زاد الفرق في درجة الحرارة بين الخلايا في مواضع مختلفة داخل حزمة البطارية.

ترتبط هذه الظاهرة بشكل أساسي بالدرجات المختلفة لتأثير تنظيم درجة الحرارة لنظام الإدارة الحرارية على الخلايا في مواقع مختلفة. تحتوي بعض الخلايا على منطقة تلامس كبيرة مع المبرد ، بينما يكون البعض الآخر صغيرًا نسبيًا ؛ من ناحية أخرى ، أثناء تداول المبرد داخل حزمة البطارية ، تتغير درجة الحرارة باستمرار من المدخل إلى المخرج. يختلف اختلاف درجة الحرارة بين المبرد والخلايا التي لها نفس درجة حرارة الجسم في مواقع مختلفة. فقط التصميم الحراري الدقيق يمكن أن يحل هذه المشكلة ، وليس مجرد تعديل درجة حرارة المبرد.

تدفق المبرد.كلما زاد تدفق المبرد ، زادت الحرارة التي يستهلكها في نفس الفترة الزمنية. لاحظت بعض عمليات المحاكاة على وجه التحديد نموذج التبريد السائل ، وتبقى المعلمات الأخرى دون تغيير ، ويتم تعديل تدفق سائل التبريد فقط ، وتأثير تدفق سائل التبريد على تأثير التبريد. مع زيادة تدفق سائل التبريد ، تنخفض درجة الحرارة القصوى لنظام البطارية ، ولكن يزداد الاختلاف في درجة الحرارة. بعد اجتياز الحد الأقصى من الاختلاف في درجة الحرارة ، يستمر التدفق في الزيادة ويبدأ فرق درجة الحرارة في الانخفاض. في عملية الاستمرار في زيادة معدل التدفق ، تتناقص درجة الحرارة القصوى وفرق درجات الحرارة في اتجاه واحد.

في النصف الأول من عملية زيادة التدفق ، تنخفض درجة الحرارة القصوى ويزداد فرق درجة الحرارة. تتوافق الأسباب مع تأثير الانخفاض المستمر في درجة حرارة سائل التبريد ، والذي يرتبط بتصميم الهيكل الحراري المحدد. تؤدي تأثيرات التبريد المختلفة إلى تغيرات مختلفة في درجات الحرارة. في النصف الثاني من اختبار زيادة معدل التدفق ، مع زيادة معدل التدفق ، بدأ فرق درجة الحرارة في الانخفاض واستمر في الانخفاض ، لأن معدل تدفق المبرد زاد إلى حد معين ، بالنسبة إلى قدرة امتصاص الحرارة للسائل المبرد ، البطارية المنقولة إلى حرارة المبرد صغيرة نسبيًا. بهذه الطريقة ، من ناحية ، يصبح التأثير على درجة حرارة سائل التبريد أصغر ، ويصبح فرق درجة الحرارة بين سائل التبريد في مواضع مختلفة بالقرب من مدخل النظام أصغر وأصغر ؛ من ناحية أخرى ، فإن الاختلاف في سعة نقل الحرارة الناجم عن الاختلاف في منطقة نقل الحرارة للخلايا المختلفة ، أصغر نسبيًا. نتيجة لذلك ، يستمر الاختلاف العام في درجة حرارة النظام في الانخفاض.

لكن حركة المرور لا يمكن أن تستمر في الزيادة. من ناحية أخرى ، يتعلق الأمر بكمية الطاقة المستهلكة ، ولا مفر من اختيار تدفق بأفضل أداء من حيث التكلفة. من ناحية أخرى ، يعد الحفاظ على معدل تدفق كبير لفترة طويلة بمثابة اختبار لقوة نظام دوران المبرد ، وقد يتم تقليل عمر الجهاز ، وفي نفس الوقت ، سيزداد خطر وقوع الحوادث.

الوسم : غرفة التبريد لحقل الطاقة الجديد ، الصين ، الموردين ، الشركات المصنعة ، المصنع ، عينة مجانية مخصصة ، صنع في الصين, صفيحة باردة سائلة, لوحات تبريد سائل مكنسة فراغ, تفريغ التبريد السائل