מחקר על ניהול תרמי של סוללות טבולות
הביצועים, החיים והבטיחות של הסוללות קשורים קשר הדוק לטמפרטורה. טמפרטורה גבוהה ופיזור טמפרטורה לא אחיד יפחיתו מאוד את חיי מחזור הסוללה ואת יעילות הטעינה והפריקה. אם הטמפרטורה תמשיך לעלות ותגיע לטמפרטורה הקריטית של בריחת סוללה תרמית, זה יגרום לסוללה להתלקח או אפילו להתפוצץ. מצד שני, ההתנגדות הפנימית, ייצור החום וצריכת האנרגיה של סוללות ליתיום-יון יגדלו בסביבות טמפרטורות נמוכות. לכן, חשוב מאוד לשלוט בסוללה כך שתעבוד בטווח הטמפרטורות האופטימלי, להקטין את הפרש הטמפרטורה המקסימלי בין סוללות ולהבטיח את אחידות הטמפרטורה בין תאים בודדים.
בשנים האחרונות, עם שיפור מתמיד של דרישות מערכת הניהול התרמי של הסוללה, נעשה שימוש הולך וגובר במערכות קירור נוזלים בניהול תרמי של סוללה. הם משתמשים בעיקר בצלחות קרות, מעילי מים, סנפירי גוף קירור ונוזלים אחרים כדי לנהל את טמפרטורת הסוללה באופן לא ישיר, אך שיטת המגע הלא ישיר מפחיתה את יעילות פיזור החום/חימום הנוזל.
מבנה ועיקרון מערכת ניהול תרמית
מערכת הניהול התרמי של הסוללה במגע ישיר הנוזל הנלמדת במאמר זה כוללת ערכות סוללות, קופסאות סוללות, רדיאטורים, שסתומים תלת-כיווניים בשליטה אלקטרונית דו-מצבית, משאבות שמן, מסננים ומחממי PTC מסוג דרך.
במערכת הניהול התרמי של הסוללה במגע ישיר עם נוזל, קופסת הסוללות מלאה בנוזל, ומארז הסוללות טבולות לחלוטין בנוזל, מה שמחייב את הנוזל להיות בעל בידוד טוב. לשמן סיליקון יש את היתרונות של קיבולת חום ספציפית גדולה, מוליכות תרמית טובה, מקדם צמיגות בינוני ונמוך, נקודת הצתה גבוהה, בידוד טוב ונזילות טובה בטמפרטורה נמוכה. לאחר ניתוח מקיף, שמן סיליקון נבחר כמדיום במחזור של מערכת הניהול התרמית, עם צפיפות של 960 ק"ג/מ"ק, קיבולת חום ספציפית של 1510 J/(kg·K) , מוליכות תרמית של 0.157W/(m·K), צמיגות קינמטית של 0.003 84 m2/s, ונקודת יציקה של -60'C.
במהלך פיזור חום, הבקר שולט על השסתום התלת-כיווני הדו-מצבי כדי לחבר את הרדיאטור למעגל, לסגור את מעגל החימום ולממש את פונקציית פיזור החום של המערכת; במהלך החימום, הבקר שולט על השסתום התלת-כיווני הדו-מצבי כדי לחבר את מחמם PTC למעגל, לסגור את מעגל פיזור החום ולממש את פונקציית החימום של המערכת.
