סקירה כללית של מערכות ניהול תרמיות של סוללות כוח
כלי רכב חשמליים מציבים דרישות גבוהות למערכות ניהול תרמיות של סוללות, מה שמניע התקדמות מתמשכת בטכנולוגיה זו. היבט מרכזי הוא ייעול מבנה פיזור החום של הסוללה. מערכת הכוח של רכב חשמלי מורכבת ממספר רכיבי סוללה ומכשירים אלקטרוניים כגון מנועים, המייצרים צריכת חשמל וחום משמעותיים. בשל גודלה הגדול של הסוללה, היא מייצרת חום משמעותי במהלך הפעולה, מה שמצריך סדרה של תהליכים, כולל קירור ופיזור חום, כדי להבטיח ביצועי סוללה מיטביים. ניהול תרמי יעיל של הסוללה לא רק מאריך את תוחלת החיים של הסוללה אלא גם מפחית באופן משמעותי את אובדן האנרגיה.
מערכות קירור נוזלי
קירור נוזלי משתמש בנוזל קירור כדי להחליף חום עם הסוללה, ומספק פיזור חום יעיל ומהיר. טכנולוגיה זו מחולקת לקירור נוזל ישיר ועקיף. בקירור נוזלי ישיר, נוזל הקירור יוצר קשר ישיר עם הסוללה, כמו למשל בקירור נוזלי טבילה. קירור נוזלי עקיף, לעומת זאת, משיג קירור באמצעות רכיבים ספציפיים, כגון לוחות קירור.
בהשוואה לקירור אוויר, טכנולוגיית לוחות קירור נוזלים יעילה יותר, ולוחות קירור, העשויות לרוב מאלומיניום או מסגסוגות אלומיניום, הן זולות יחסית. מוקד המחקר העיקרי הוא ייעול המבנה ומאפייני זרימת הנוזלים של לוחות הקירור כדי לפשט את תהליך הייצור ולשפר את יעילותם.
מערכת הניהול התרמית של הסוללה פועלת כ"מנהל בקרת טמפרטורה", השומרת על טווח טמפרטורת הפעולה של הסוללה (20-40 מעלות). הוא מורכב מארבעה מודולי ליבה, עם פונקציות ליבה של בקרת טמפרטורה, השוואת טמפרטורה ומניעת פיצוץ, מה שמבטיח טווח סוללה ובטיחות.
רכיבי ליבה (4 מודולים)
1. מודול החלפת חום (רכיב ביצוע ליבה)
רכיבי ליבה: פלטת קירור/תעלת קירור (בעיקר קירור נוזלי, מחובר לתחתית מארז הסוללות), רדיאטור (בדומה לרדיאטור לרכב), משאבת חום/מדחס מיזוג אוויר (לחימום בחורף).
פונקציה: פועל כ"מעביר חום", מפזר עודפי חום מהסוללה באמצעות זרימת נוזלים או זרימת אוויר, או הכנסת חום בטמפרטורות נמוכות.
2. מודול מחזור בינוני (נושא העברת חום)
רכיבי ליבה: נוזל קירור/קירור (בעיקר תמיסת אתילן גליקול, אנטיפריז ועם מוליכות תרמית טובה), משאבת מים/מאוורר (מניע זרימה בינונית), צנרת ושסתומים (שולטת בכיוון הזרימה הבינונית).
פונקציה: מייסד "ערוץ" להעברת חום, המאפשר לפונקציית בקרת הטמפרטורה של מודול חילופי החום לכסות את כל ערכת הסוללות.
3. מודול ניטור (ליבת חישה)
רכיבי ליבה: חיישן טמפרטורה (מחובר על פני השטח של תאי סוללה/מודולים בודדים למדידת טמפרטורה מדויקת), BMS (מערכת ניהול סוללות) (הליבה "המוח").
Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 מעלות או<0℃).
4. מודול הגנה עזר (הבטחת בטיחות)
רכיבי ליבה: בידוד תרמי (מפחית הפרעות טמפרטורה חיצונית), שסתום/מנגנון שחרור לחץ מוגן-פיצוץ (משחרר לחץ במקרה של בריחת-טמפרטורה גבוהה), שכבת בידוד (מפחיתה את איבוד החום בחורף).
פונקציה: מבודד מהשפעות סביבתיות חיצוניות ומתמודד עם תנאי הפעלה קיצוניים, מונע את הסיכון לבריחה תרמית.