גוף קירור לשדה אנרגיה חדש

העיצוב של מערכת הניהול התרמית של סוללת החשמל:

כדי להתאים את טמפרטורת הסוללה כדי לשמור אותה בטווח הטמפרטורה המתאים לסוללה לפעול; כדי לצמצם את ההבדל בין הטמפרטורה הגבוהה ביותר לטמפרטורה הנמוכה ביותר בחבילת הסוללות.

הרכב מערכת קירור נוזלי

מערכת גוף קירור נוזלי היא כיוון מחקר פופולרי לניהול תרמי של סוללות חשמל כיום. ניתן להשיג את תנאי טמפרטורת העבודה האופטימליים של ערכת הסוללות על ידי ניצול הביצועים של נוזל הקירור, בעל קיבולת תרמית גדולה ויכול לקחת את החום העודף של מערכת הסוללות דרך מחזור הדם.

המרכיבים הבסיסיים של מערכת גוף הקירור הנוזלי כוללים: משאבת מים חשמלית, רדיאטור תאים (קירור עקיף), חיישן טמפרטורה, מערכת מיזוג אוויר (מדחס, מעבה, מאייד), דוד ומחליף חום מים למים.

ביניהם, מערכת המיזוג אחראית לספק קירור בתנאי טמפרטורה גבוהים; התנור, בתנאי טמפרטורה נמוכים, אחראי על חימום נוזל הקירור.

עקרונות העברת חום

הכוונה של תכנון מערכת הניהול התרמי היא להעביר את החום העודף של סוללת שדה האנרגיה החדשה במהלך תהליך הטעינה והפריקה, כדי לשמור את הסוללה בטווח מתאים, ואת הפרש הטמפרטורה של התאים במיקומים שונים. לא צריך להיות גדול מדי. כך ניתן להאט את מהירות ההזדקנות של הסוללה, ולהאט את מידת הבידול בין תאים שונים.

הסיבה לכך שיש צורות קירור שונות כמו קירור אוויר וקירור נוזלי היא שהמדיום להעברת חום שונה. באופן עקרוני, יש צורך להתחיל משיטות ההעברה השונות של חום. ישנן שלוש צורות עיקריות של העברת חום: קרינת חום, הולכת חום והסעה.

קרינה תרמית: עצמים עם טמפרטורה גבוהה מאפס מוחלט מקרינים קרינה תרמית. קרינה תרמית אינה מצריכה מדיה ואינה מצריכה מגע, ומעבירה חום בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. החום המועבר מהשמש לכדור הארץ הוא תהליך טיפוסי של קרינה תרמית.

הולכת חום: תהליך העברת חום מאזור בטמפרטורה גבוהה לאזור בטמפרטורה נמוכה דרך מדיום. בניגוד לקרינה תרמית, הולכה תרמית מחייבת קיומם של שני תנאים: הפרש טמפרטורה ובינוני.

הסעה: זרימה יחסית בתוך נוזל, מונעת על ידי הפרשי טמפרטורה.

חום, בתוך תא סוללת החשמל, מועבר בעיקר אל פני הסוללה על ידי הולכת חום, ולאחר מכן מתפשט לחלל הסובב על ידי קרינה והסעה. אם מתווספת מערכת ניהול תרמית למערכת, תהליך העברת החום משתנה חלקית. לדוגמה, בפיזור חום עקיף, חום מועבר מפני השטח של הסוללה למעטפת הרדיאטור בעיקר על ידי הולכת חום, ולאחר מכן המעטפת מועברת אל פני תעלת זרימת הרדיאטור על ידי הולכת חום; חום מועבר מפני השטח של תעלת הזרימה לנוזל הקירור על ידי הולכת חום. , נוזל הקירור מעביר חום בתוך נוזל הקירור על ידי הסעה, ועוקב אחר הזרימה הכפויה של נוזל הקירור אל החלק החיצוני של ערכת הסוללות.

פתרונות ניהול תרמי עבור ערכות סוללות

ערכת הניהול התרמי של ערכת הסוללות כוללת שלושה אמצעים: קירור של ערכת הסוללות, חימום מוקדם בטמפרטורה נמוכה של ערכת הסוללות ושימור חום של ערכת הסוללות.

קירור של ערכת הסוללות

פונקציית הקירור של מערכת הקירור הנוזלית מתממשת בעיקר על ידי מחזור נוזל קירור בטמפרטורה נמוכה. אם כוח פיזור החום הנדרש קטן יחסית, בשל קיבולת החום הגדולה יחסית של נוזל הקירור עצמו, אין צורך להתחיל בתהליך המחזור, וכבר ניתן לעמוד בדרישות טווח הטמפרטורות שנקבעו.

קיימות שתי צורות עיקריות של קירור ערכת סוללות, קירור ישיר וקירור עקיף. קירור ישיר פירושו שחומר הקירור זורם ישירות מפני השטח של התא כדי להסיר עודפי חום; קירור עקיף פירושו שחומר הקירור זורם דרך תעלות הצינורות והרדיאטור, והרדיאטור נמצא במגע עם התא כדי להעביר את חום התא לקירור.

חימום בטמפרטורה נמוכה של ערכת הסוללות

במקור, המדחס יכול לקבל פונקציית חימום, אך אפקט החימום בטמפרטורה הנמוכה שלו אינו טוב, וצריכת החשמל גדולה יחסית, מה שיש לו השפעה רבה על חיי הסוללה; נמוך מדי או פשוט מתחת לטמפרטורת הפריקה המינימלית כדי לפרוק. לכן, תהליך החימום לפני התנעת המכונית מתוכנן לתוך אסטרטגיית הניהול התרמי.

ישנן שתי צורות בסיסיות של חימום מוקדם של ערכת סוללות בטמפרטורה נמוכה: חימום פנימי וחימום חיצוני.

חימום פנימי, שימוש במתח AC מחוץ לחבילת הסוללות כדי לחמם את האלקטרוליט של הסוללה עד שהוא מגיע לטווח הטמפרטורות הרלוונטי של ערכת הסוללות. החלק שיוצר חום הוא הסוללה עצמה, אז זה נקרא חימום פנימי.

חימום חיצוני משתמש בכוח חיצוני לחימום המדיום שאינו הסוללה, המדיום מעביר את החום לסוללה, ומעלה בהדרגה את טמפרטורת הסוללה עד שהיא מגיעה לטווח הטמפרטורות המתאים של הסוללה. המדיום החיצוני כולל מדיום אוויר ותווך נוזלי, והאלמנטים המייצרים חום כוללים PTC וסרט חימום.

חימום חיצוני הוא השיטה הנפוצה יותר. צורת היישום הכללית היא שמארז הסוללות מצויד בתנור חימום בפנים, שאינו משתמש בכוח סוללת החשמל, אלא במצב חניה, מדליק את ספק הכוח מחוץ למארז הסוללות, ומספק חשמל ל-PTC או סרט החימום. ספק הכוח החיצוני הוא בדרך כלל האנרגיה החשמלית מרשת החשמל הגדולה. המחמם יכול לעבוד על פי ההספק המרבי הרלוונטי מבלי לדאוג לבזבוז אנרגיה חשמלית, וקצב החימום הכולל גבוה יחסית.

בידוד מארז סוללות

עבור חבילות סוללות חדשות בשדה אנרגיה המשמשות באזורי טמפרטורות נמוכות, יש לתכנן את גוף התיבה בדרך כלל עם אמצעי בידוד תרמי כדי להאט את אובדן החום בחימום מוקדם. מונע מהמצבר לרדת שוב מתחת לטמפרטורת הפעולה כאשר הרכב נעצר לזמן קצר תוך כדי נסיעה. ניסויים הראו שטמפרטורת הסביבה היא מינוס 20 מעלות. במהלך תהליך החימום מראש, הסוללה מחוממת ל-25 מעלות, הרכב נשאר עומד למשך 8 שעות והטמפרטורה יורדת לכ-18 מעלות.

אמצעי בידוד אינם מסופקים בכל רכב עם תכונות ניהול תרמי. לאחר שהרכב מחומם מראש וחבילת המצברים נכנסת למצב עבודה, המצבר עצמו יפיק חום רב. אם לא מדובר בסביבה קרה במיוחד ואין צורך בחניה לטווח ארוך, ניתן לשמור על טמפרטורת הפעולה של ערכת הסוללות על ידי חימום עצמי.

הגורמים העיקריים המשפיעים על אפקט הקירור

טמפרטורת נוזל קירור.בתהליך הקירור, ככל שטמפרטורת נוזל הקירור נמוכה יותר, הטמפרטורות המקסימליות והמינימליות של הסוללה יורדות, אך הפער בין השניים גדול. במהלך תהליך החימום, ככל שטמפרטורת נוזל הקירור גבוהה יותר, כך הפרש הטמפרטורה של הסוללה גדול יותר. כלומר, ככל שהפרש הטמפרטורה בין נוזל הקירור לסוללה גדול יותר, כך גדל הפרש הטמפרטורה בין התאים במיקומים שונים בתוך ערכת הסוללות.

תופעה זו קשורה בעיקר לדרגות ההשפעה השונות של ויסות הטמפרטורה של מערכת הניהול התרמית על התאים במיקומים שונים. לתאים מסוימים יש שטח מגע גדול עם הרדיאטור, בעוד שאחרים קטנים יחסית; מצד שני, במהלך מחזור נוזל הקירור בתוך ערכת הסוללות, הטמפרטורה משתנה כל הזמן מהכניסה לשקע. במקומות שונים, הפרש הטמפרטורה בין נוזל הקירור לתאים עם אותה טמפרטורת גוף שונה. רק עיצוב תרמי מדויק יכול לפתור בעיה זו, לא רק להתאים את טמפרטורת נוזל הקירור.

זרימת נוזל קירור.ככל שזרימת נוזל הקירור גדולה יותר, כך הוא לוקח יותר חום באותו פרק זמן. כמה סימולציות צפו במיוחד במודל קירור הנוזל, פרמטרים אחרים נשארים ללא שינוי, ורק זרימת נוזל הקירור מותאמת, השפעת זרימת נוזל הקירור על אפקט הקירור. ככל שזרימת נוזל הקירור עולה, הטמפרטורה המקסימלית של מערכת הסוללה יורדת, אך הפרש הטמפרטורה גדל. לאחר העברת הפרש טמפרטורה מקסימלי, הזרימה ממשיכה לעלות, והפרש הטמפרטורה מתחיל לרדת. בתהליך של המשך הגדלת קצב הזרימה, הטמפרטורה המקסימלית והפרש הטמפרטורה ירדו בכיוון אחד.

במחצית הראשונה של תהליך עליית הזרימה, הטמפרטורה המקסימלית יורדת והפרש הטמפרטורות גדל. הסיבות עולות בקנה אחד עם ההשפעה של הירידה המתמשכת של טמפרטורת נוזל הקירור, הקשורה לתכנון המבנה התרמי הספציפי. השפעות קירור שונות מביאות לשינויי טמפרטורה שונים. במחצית השנייה של בדיקת העלאת קצב הזרימה, עם עליית קצב הזרימה, הפרש הטמפרטורות החל לרדת והמשיך לרדת, מכיוון שקצב הזרימה של נוזל הקירור גדל במידה מסוימת, ביחס לכושר ספיגת החום של נוזל קירור, הסוללה המועברת לחום נוזל הקירור קטנה יחסית. באופן זה, מצד אחד, ההשפעה על טמפרטורת נוזל הקירור הולכת וקטנה, והפרש הטמפרטורות בין נוזל הקירור במקומות שונים ליד כניסת המערכת הולך וקטן; מצד שני, ההבדל בקיבולת העברת החום הנגרם מההבדל בשטח העברת החום של תאים שונים, קטן יחסית. כתוצאה מכך, הפרש הטמפרטורה הכולל של המערכת ממשיך לרדת.

אבל התנועה לא יכולה להמשיך לגדול. מצד אחד, זה קשור לכמות האנרגיה הנצרכת, ואין מנוס מבחירת תזרים עם ביצועי העלות הטובים ביותר. מצד שני, שמירה על קצב זרימה גדול לאורך זמן היא מבחן לחוזק מערכת מחזור נוזל הקירור, חיי הציוד עלולים להצטמצם, ובמקביל, הסיכון לתאונות יגדל.

תגיות פופולריות: גוף קירור לשדה אנרגיה חדש, סין, ספקים, יצרנים, מפעל, מותאם אישית, מדגם חינם, תוצרת סין