لوحة تبريد البطارية (المعروفة أيضًا باسم "لوحة تبريد البطارية") هي مكون الإدارة الحرارية الأساسية لأنظمة البطارية ، وخاصة حزم البطارية عالية الطاقة/عالية السعة مثل بطاريات الطاقة الجديدة للطاقة وبطاريات تخزين الطاقة. تتمثل وظيفتها الأساسية في التحكم في درجة حرارة البطارية أثناء الشحن والتفريغ من خلال الوسائل النشطة أو السلبية ، مع التأكد من أن البطارية تعمل دائمًا في نطاق درجة حرارة آمنة وفعالة ، وتجنب تدهور الأداء ، واختصار العمر ، وحتى مخاطر السلامة (مثل الهرب الحراري) الناتجة عن درجة حرارة ارتفاع درجة الحرارة أو غير المتفوقة.
1 、الدور الأساسي: حول القيم الأساسية الثلاثة لـ "التحكم في درجة الحرارة"
1. قم بقمع ارتفاع درجة حرارة البطارية وتجنب مخاطر السلامة
البطاريات (وخاصة بطاريات ليثيوم أيون) تولد حرارة جول أثناء الشحن والتفريغ (التيار يعمل ويولد الحرارة من خلال المقاومة الداخلية) ، وتحت ظروف الطاقة العالية (مثل التسارع السريع والشحن السريع لمركبات الطاقة الجديدة) ، سيزيد توليد الحرارة بحدة:
إذا تجاوزت درجة الحرارة العتبة الآمنة (عادةً 45-60 ℃ لبطاريات الليثيوم أيون ، مع اختلافات طفيفة لأنواع مختلفة) ، فقد يتسبب ذلك في تحلل بالكهرباء ، والأضرار الهيكلية لمواد الإلكترود الإيجابية ، وحتى تشغيل "الهرب الحراري" (النار ، الانفجار) ؛
تمتص لوحة التبريد بسرعة الحرارة وتديرها إلى وسيط التبريد (مثل سائل التبريد ، والهواء) عن طريق الاتصال بشكل مباشر أو غير مباشر لسطح البطارية (مثل الترابط مع خلية البطارية/الوحدة النمطية) ، والتحكم في درجة حرارة البطارية في نطاق آمن وتقليل خطر الهرب الحراري من المصدر.
2. توازن الفرق في درجة حرارة البطارية لضمان أداء مستقر
تتكون حزمة البطارية من العشرات أو حتى مئات الخلايا الفردية. إذا كان تبديد الحرارة غير متساو ، فقد يكون هناك مشكلة اختلاف في درجة الحرارة من "درجة الحرارة المرتفعة المحلية ، ودرجة الحرارة المحلية المنخفضة" (مثل اختلاف درجة الحرارة لأكثر من 5 ℃ بين الحافة ووسط حزمة البطارية):
مونومر ارتفاع درجة الحرارة: تسوس سعة أسرع وعمر دورة أقصر ؛
خلايا درجة الحرارة المنخفضة: انخفاض كفاءة الشحن والتفريغ (مثل انخفاض نطاق الشتاء) ، وحتى غير قادر على المشاركة في شحن وتفريغ بشكل طبيعي ، مما تسبب في أن تكون حزمة البطارية بأكملها "متخلفة" ؛
تم تصميم لوحة التبريد مع قنوات تدفق موحدة (مثل قنوات السربنتين ، والقنوات المتوازية) أو هياكل تبديد الحرارة للتأكد من أن الحرارة يتم نقلها بالتساوي ، وتقليل فرق درجة الحرارة بين الخلايا الفردية (عادة ما يتم التحكم فيها في 3-5 ℃) ، وتمكين جميع أداء البطارية من مزامنة ، وتجنب "تأثير البرميل".
3. الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المثلى وتمديد عمر البطارية
تحتوي البطارية على "نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل" (عادة 20-40 ℃) ، والتي من بينها:
أعلى كفاءة شحن (تجنب شحن درجة الحرارة المنخفضة البطيئة وترسب الليثيوم أثناء شحن درجات الحرارة العالية) ؛
إن تسوس السعة هو أبطأ (درجة حرارة عالية تسارع شيخوخة مواد الإلكترود ، تؤدي درجة الحرارة المنخفضة إلى تكوين شجيري الليثيوم ، وكلاهما يقصر العمر) ؛
تقوم لوحة التبريد بضبط كثافة تبديد الحرارة ديناميكيًا (مثل البدء تلقائيًا وإيقاف نظام التبريد وفقًا لدرجة حرارة البطارية ، وضبط معدل تدفق سائل التبريد) ، وتثبيت البطارية في النطاق الأمثل لفترة طويلة وتوسيع عمر خدمة حزمة البطارية بشكل كبير (عادة ما يمتد عمر بطارية الطاقة من 3-5 سنوات إلى 5 سنوات).
2 、الوظيفة الإضافية: امتداد الوظيفة تم تكييفه مع سيناريوهات مختلفة
متوافق مع التسخين المسبق لدرجات الحرارة المنخفضة (تصميم متكامل جزئيًا): تتبنى بعض لوحات التبريد هيكل "تكامل ساخن بارد" (مثل دمج عناصر التدفئة في قناة التدفق) ، والتي يمكن تبديلها إلى "وضع التدفئة" خلال درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء. يتم تسخين البطارية من خلال زعانف المبرد/التدفئة ، وتحل مشاكل نشاط البطارية المنخفضة ومدى قصير في درجات حرارة منخفضة (خاصةً مركبات الطاقة الجديدة في المناطق الشمالية الباردة).
حماية بنية البطارية وتقليل تأثير الاهتزاز: تم تجهيز بعض لوحات التبريد (مثل اللوحة المبردة بالمياه لبطاريات الطاقة الجديدة في مجال الطاقة) بمواد توسع (مثل وسادات السيليكون الموصلة الحرارية) عند توصيلها بالبطارية. بالإضافة إلى تعزيز الموصلية الحرارية ، يمكنهم أيضًا توسيع اهتزازات أثناء تشغيل السيارة ، وتجنب الرخاوة الهيكلية أو تلامس قطب كهربائي ضعيف بسبب الاهتزاز على المدى الطويل.
3 、سيناريو التكيف الرئيسي: لماذا تعتمد البطاريات عالية الطاقة على لوحات التبريد؟
بطارية طاقة مركبة الطاقة الجديدة: إنه سيناريو التطبيق الأساسي لألواح التبريد. نظرًا لارتفاع طاقة الشحن والتفريغ للبطارية أثناء تشغيل السيارة (مثل ذروة الطاقة التي تصل إلى مئات الكيلووات) ، ومساحة التثبيت المغلقة (ظروف تبديد الحرارة السيئة داخل حزمة البطارية) ، من الضروري استخدام لوحات التبريد (اللوحات المبردة بالمياه) لتبديد الحرارة قسراً ، وإلا فإنها ستؤثر بشكل خطير على النطاق والسلامة ؛
نظام بطارية تخزين الطاقة: تحتوي حزمة بطارية محطات الطاقة الكبيرة لتخزين الطاقة (مثل تخزين الطاقة الكهروضوئية/طاقة الرياح) على سعة كبيرة ويمكن شحنها وتصريفها لفترة طويلة. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، فإن السعة ستتحلل بسرعة. يمكن أن تضمن لوحات التبريد التشغيل المستقر على المدى الطويل لنظام تخزين الطاقة ؛
تولد البطاريات الصناعية ذات الطاقة العالية ، مثل تلك المستخدمة في شوكية الروبوتات وروبوتات AGV ، كمية كبيرة من الحرارة من خلال الشحن السريع المتكرر والتفريغ. يمكن أن تمنع لوحة التبريد البطارية من الإغلاق بشكل متكرر بسبب ارتفاع درجة الحرارة وتحسين كفاءة تشغيل المعدات.
