פונקציות וסיווג של מערכות ניהול תרמיות של סוללות כוח

פונקציות וסיווג של סוללת כוח

מערכות ניהול תרמיות

1. הגדרה של מערכת ניהול תרמית

בקיצור, מערכת ניהול תרמית של סוללה מתח שולטת בטמפרטורה של מערכת הסוללה באמצעות קירור או חימום. לבקרת טמפרטורת הסוללה יש השפעה משמעותית על ביצועי הסוללה. לסוללות הפועלות בטווח טמפרטורות סביר יש תוחלת חיים ארוכה יותר ואמינות גבוהה יותר. מערכת קירור סוללה חזקה-מעוצבת היטב יכולה להסיר ביעילות חום עודף שנוצר במהלך פעולת הסוללה, לשמור על עליית טמפרטורת הסוללה בטווח סביר, לשפר את סביבת הפעולה של הסוללה, ובכך להגדיל את חיי הסוללה ואמינותם. מערכות ניהול תרמי מסוימות כוללות גם חימום כדי להבטיח שהסוללה תשמור על טמפרטורת פעולה סבירה גם בסביבות-טמפרטורות נמוכות במיוחד.

שני אינדיקטורים חשובים לניהול תרמי של סוללת החשמל:

① שמירה על איזון טמפרטורה בתוך ובין סוללות;

② שליטה בטמפרטורת הסוללה המוחלטת בטווח סביר.

הפונקציות העיקריות של מערכת הניהול התרמי של סוללת חשמל כוללים:

① מדידה וניטור מדויקים של טמפרטורת הסוללה;

② פיזור חום וקירור יעילים כאשר טמפרטורת מודול הסוללה חורגת מהמגבלה;

③ חימום מהיר בתנאי טמפרטורה-נמוכים כדי להבטיח שמערכת הסוללה פועלת בטווח הטמפרטורות הרגיל שלה;

④ הבטחת חלוקת טמפרטורה אחידה בתוך ערכת הסוללות והפחתת הפרשי טמפרטורה בין תאים בודדים.

מערכות ניהול תרמיות של סוללות משתמשות בעיקר בארבע שיטות קירור: קירור טבעי, קירור אוויר מאולץ, קירור נוזלי וקירור ישיר. קירור טבעי הוא שיטת ניהול תרמי פסיבי, בעוד קירור אוויר מאולץ, קירור נוזלי וקירור זרם ישר הן שיטות אקטיביות. ההבדל העיקרי בין שלושת אלה טמון במדיום חילופי החום. נכון לעכשיו, נציג רק את השיטה הנפוצה ביותר: קירור נוזלי.

טכנולוגיית קירור נוזלים משתמשת בהעברת חום בהסעה נוזלית כדי להסיר חום שנוצר מהסוללה, ובכך להפחית את טמפרטורת הסוללה. למדיה נוזלית יש מקדמי העברת חום גבוהים, קיבולת חום גדולה ומהירויות קירור מהירות, מה שמפחית משמעותית את הטמפרטורה המקסימלית ומשפר את אחידות שדה הטמפרטורה של ערכת הסוללות. יתר על כן, מערכת הניהול התרמית עצמה קטנה יחסית בגודלה. מערכות קירור נוזלי מציעות גמישות בעיצוב: ניתן לטבול תאי סוללה בודדים או מודולים בנוזל, ניתן ליצור תעלות קירור בין מודולי הסוללה, או להשתמש בפלטות קירור בתחתית הסוללה. כאשר הסוללה נמצאת במגע ישיר עם הנוזל, הנוזל חייב להבטיח בידוד (כגון שמן מינרלי) כדי למנוע קצר חשמלי. כמו כן נדרשת אטימות גבוהה למערכת הקירור הנוזלית. יתר על כן, חוזק מכני, עמידות בפני רעידות ותוחלת חיים הם גם שיקולים חשובים.