ฮีทซิงค์สำหรับแหล่งพลังงานใหม่

การออกแบบระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่:

เพื่อปรับอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมกับการทำงานของแบตเตอรี่; เพื่อลดความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสูงสุดและอุณหภูมิต่ำสุดในก้อนแบตเตอรี่

องค์ประกอบของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

ระบบฮีทซิงค์ระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นทิศทางการวิจัยที่ได้รับความนิยมสำหรับการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่พลังงานในปัจจุบัน สภาวะอุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของแบตเตอรี่สามารถทำได้โดยใช้ประสิทธิภาพของของเหลวระบายความร้อนซึ่งมีความจุความร้อนสูงและสามารถระบายความร้อนส่วนเกินของระบบแบตเตอรี่ผ่านการหมุนเวียน

ส่วนประกอบพื้นฐานของระบบฮีทซิงค์ระบายความร้อนด้วยของเหลวประกอบด้วย: ปั๊มน้ำไฟฟ้า, เซลล์หม้อน้ำ (ระบายความร้อนทางอ้อม), เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, ระบบปรับอากาศ (คอมเพรสเซอร์, คอนเดนเซอร์, เครื่องระเหย), เครื่องทำความร้อน และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบน้ำสู่น้ำ

ในหมู่พวกเขา ระบบปรับอากาศมีหน้าที่ให้ความเย็นในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เครื่องทำความร้อนในสภาวะอุณหภูมิต่ำมีหน้าที่ให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็น

หลักการถ่ายเทความร้อน

ความตั้งใจในการออกแบบระบบจัดการระบายความร้อนคือการถ่ายโอนความร้อนส่วนเกินของแบตเตอรี่พลังงานสนามพลังงานใหม่ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ เพื่อให้แบตเตอรี่ทำงานอยู่ในช่วงที่เหมาะสม และความแตกต่างของอุณหภูมิของเซลล์ในตำแหน่งต่างๆ ไม่ควรใหญ่เกินไป ด้วยวิธีนี้ ความเร็วในการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่สามารถช้าลง และระดับของความแตกต่างระหว่างเซลล์ต่างๆ สามารถช้าลงได้

สาเหตุที่มีรูปแบบการระบายความร้อนที่แตกต่างกัน เช่น การระบายความร้อนด้วยอากาศและการระบายความร้อนด้วยของเหลว เนื่องจากสื่อในการถ่ายเทความร้อนนั้นแตกต่างกัน โดยหลักการแล้วจำเป็นต้องเริ่มจากวิธีการถ่ายเทความร้อนที่แตกต่างกัน การส่งผ่านความร้อนมีสามรูปแบบหลัก: การแผ่รังสีความร้อน การนำความร้อน และการพาความร้อน

การแผ่รังสีความร้อน: วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะแผ่รังสีความร้อนออกมา การแผ่รังสีความร้อนไม่ต้องการตัวกลางและไม่ต้องการการสัมผัส และถ่ายโอนความร้อนในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความร้อนที่ถ่ายเทจากดวงอาทิตย์มายังโลกเป็นกระบวนการทั่วไปของการแผ่รังสีความร้อน

การนำความร้อน: กระบวนการถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำผ่านตัวกลาง ซึ่งแตกต่างจากการแผ่รังสีความร้อน การนำความร้อนจำเป็นต้องมีสองเงื่อนไข: ความแตกต่างของอุณหภูมิและตัวกลาง

การพาความร้อน: การไหลสัมพัทธ์ภายในของไหล ขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของอุณหภูมิ

ความร้อนภายในเซลล์แบตเตอรี่พลังงาน ส่วนใหญ่จะถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของแบตเตอรี่โดยการนำความร้อน จากนั้นแผ่กระจายไปยังพื้นที่โดยรอบโดยการแผ่รังสีและการพาความร้อน หากมีการเพิ่มระบบจัดการระบายความร้อนเข้าไปในระบบ กระบวนการถ่ายเทความร้อนจะเปลี่ยนไปบางส่วน ตัวอย่างเช่น ในการกระจายความร้อนทางอ้อม ความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากพื้นผิวของแบตเตอรี่ไปยังเปลือกหม้อน้ำโดยการนำความร้อนเป็นส่วนใหญ่ จากนั้นเปลือกจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของช่องทางการไหลของหม้อน้ำโดยการนำความร้อน ความร้อนถูกถ่ายเทจากพื้นผิวของช่องไหลไปยังสารหล่อเย็นโดยการนำความร้อน , สารหล่อเย็นจะถ่ายเทความร้อนภายในสารหล่อเย็นโดยการพาความร้อน และตามการไหลของสารหล่อเย็นที่ถูกบังคับไปยังด้านนอกของชุดแบตเตอรี่

โซลูชันการจัดการความร้อนสำหรับชุดแบตเตอรี่

แผนการจัดการระบายความร้อนของแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับมาตรการสามประการ: การทำให้แบตเตอรี่เย็นลง การอุ่นแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ และการรักษาความร้อนของแบตเตอรี่

การระบายความร้อนของก้อนแบตเตอรี่

ฟังก์ชั่นการระบายความร้อนของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวส่วนใหญ่เกิดจากการหมุนเวียนของสารหล่อเย็นอุณหภูมิต่ำ หากกำลังกระจายความร้อนที่ต้องการค่อนข้างน้อย เนื่องจากความจุความร้อนค่อนข้างมากของตัวสารหล่อเย็นเอง จึงไม่จำเป็นต้องเริ่มกระบวนการวงจร และสามารถตอบสนองความต้องการช่วงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ได้แล้ว

มีสองรูปแบบหลักของการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ การระบายความร้อนโดยตรงและการระบายความร้อนทางอ้อม การระบายความร้อนโดยตรงหมายถึงการที่สารทำความเย็นไหลโดยตรงจากพื้นผิวของเซลล์เพื่อระบายความร้อนส่วนเกิน การระบายความร้อนทางอ้อมหมายความว่าตัวกลางระบายความร้อนไหลผ่านช่องของท่อและหม้อน้ำ และหม้อน้ำสัมผัสกับเซลล์เพื่อถ่ายโอนความร้อนของเซลล์ไปยังการทำความเย็น

การอุ่นเครื่องที่อุณหภูมิต่ำของก้อนแบตเตอรี่

เดิมทีคอมเพรสเซอร์สามารถมีฟังก์ชั่นการทำความร้อนได้ แต่เอฟเฟกต์การทำความร้อนที่อุณหภูมิต่ำนั้นไม่ดีและการใช้พลังงานค่อนข้างใหญ่ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ต่ำเกินไปหรือต่ำกว่าอุณหภูมิขั้นต่ำในการระบายออก ดังนั้น กระบวนการอุ่นเครื่องก่อนสตาร์ทรถจึงถูกกำหนดไว้ในกลยุทธ์การจัดการระบายความร้อน

มีสองรูปแบบพื้นฐานของการอุ่นแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ: การทำความร้อนภายในและการทำความร้อนภายนอก

การทำความร้อนภายในโดยใช้ไฟ AC ภายนอกแบตเตอรี่เพื่อให้ความร้อนแก่อิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่จนกว่าจะถึงช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้ของแบตเตอรี่ ส่วนที่สร้างความร้อนคือตัวแบตเตอรี่เอง จึงเรียกว่าความร้อนภายใน

การทำความร้อนภายนอกใช้พลังงานจากภายนอกเพื่อให้ความร้อนแก่ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่แบตเตอรี่ ตัวกลางจะถ่ายเทความร้อนไปยังแบตเตอรี่ และค่อยๆ เพิ่มอุณหภูมิของแบตเตอรี่จนกว่าจะถึงช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมของแบตเตอรี่ ตัวกลางภายนอกประกอบด้วยตัวกลางที่เป็นอากาศและตัวกลางที่เป็นของเหลว และองค์ประกอบที่สร้างความร้อนรวมถึง PTC และฟิล์มความร้อน

การให้ความร้อนจากภายนอกเป็นวิธีการทั่วไป รูปแบบการใช้งานทั่วไปคือชุดแบตเตอรี่มีตัวทำความร้อนอยู่ภายใน ซึ่งไม่ใช้พลังงานของแบตเตอรี่กำลังไฟ แต่อยู่ในสถานะจอดรถ เปิดแหล่งจ่ายไฟภายนอกชุดแบตเตอรี่ และจ่ายพลังงานให้กับ PTC หรือ ฟิล์มกันความร้อน แหล่งจ่ายไฟภายนอกโดยทั่วไปคือพลังงานไฟฟ้าจากกริดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เครื่องทำความร้อนสามารถทำงานได้ตามกำลังไฟสูงสุดที่ใช้งานได้โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า และอัตราการทำความร้อนโดยรวมค่อนข้างสูง

ฉนวนของแบตเตอรี่

สำหรับชุดแบตเตอรี่พลังงานสนามพลังงานใหม่ที่ใช้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ โดยทั่วไป ตัวกล่องจะต้องได้รับการออกแบบให้มีมาตรการป้องกันความร้อนเพื่อชะลอการสูญเสียความร้อนก่อนอุ่น ป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานอีกครั้งเมื่อหยุดรถชั่วขณะขณะขับขี่ การทดลองแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิโดยรอบติดลบ 20 องศา ระหว่างกระบวนการอุ่นเครื่อง แบตเตอรี่จะร้อนถึง 25 องศา และปล่อยรถทิ้งไว้ 8 ชั่วโมง และอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ 18 องศา

ไม่มีมาตรการฉนวนในยานพาหนะทุกคันที่มีคุณสมบัติการจัดการความร้อน หลังจากอุ่นรถและชุดแบตเตอรี่เข้าสู่สถานะการทำงานแล้ว ตัวแบตเตอรี่เองจะสร้างความร้อนขึ้นมาก หากไม่ใช่สภาพแวดล้อมที่เย็นจัดและไม่จำเป็นต้องจอดรถเป็นเวลานาน สามารถรักษาอุณหภูมิในการทำงานของก้อนแบตเตอรี่ได้ด้วยการทำความร้อนด้วยตัวเอง

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความเย็น

อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นในระหว่างกระบวนการทำความเย็น ยิ่งอุณหภูมิของสารหล่อเย็นต่ำลงเท่าใด อุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งต่ำลง แต่ช่องว่างระหว่างทั้งสองจะมีขนาดใหญ่ ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ยิ่งอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นสูงขึ้นเท่าใด อุณหภูมิของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งแตกต่างกันมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารหล่อเย็นและแบตเตอรี่ยิ่งมากเท่าใด อุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างเซลล์ที่ตำแหน่งต่างๆ ภายในก้อนแบตเตอรี่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ปรากฏการณ์นี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับระดับอิทธิพลที่แตกต่างกันของการควบคุมอุณหภูมิของระบบการจัดการระบายความร้อนบนเซลล์ที่ตำแหน่งต่างๆ บางเซลล์มีพื้นที่สัมผัสกับหม้อน้ำมาก ในขณะที่บางเซลล์มีขนาดค่อนข้างเล็ก ในทางกลับกัน ในระหว่างการไหลเวียนของสารหล่อเย็นภายในก้อนแบตเตอรี่ อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาจากทางเข้าไปยังทางออก ในสถานที่ต่างๆ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารหล่อเย็นและเซลล์ที่มีอุณหภูมิร่างกายเดียวกันจะแตกต่างกัน เฉพาะการออกแบบระบายความร้อนที่ถูกต้องเท่านั้นที่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ ไม่ใช่แค่การปรับอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นเท่านั้น

การไหลของน้ำหล่อเย็นยิ่งน้ำหล่อเย็นไหลผ่านมากเท่าไหร่ ความร้อนก็จะยิ่งถูกดึงออกไปมากเท่านั้นในช่วงเวลาเดียวกัน การจำลองบางอย่างได้สังเกตแบบจำลองการระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยเฉพาะ พารามิเตอร์อื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และมีเพียงการปรับการไหลของของเหลวหล่อเย็นเท่านั้น ผลกระทบของการไหลของของเหลวหล่อเย็นต่อผลการหล่อเย็น เมื่อการไหลของน้ำหล่อเย็นเพิ่มขึ้น อุณหภูมิสูงสุดของระบบแบตเตอรี่จะลดลง แต่ความแตกต่างของอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น หลังจากผ่านความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุด การไหลยังคงเพิ่มขึ้น และความแตกต่างของอุณหภูมิจะเริ่มลดลง ในกระบวนการเพิ่มอัตราการไหลอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิสูงสุดและความแตกต่างของอุณหภูมิได้ลดลงในทิศทางเดียว

ในช่วงครึ่งแรกของกระบวนการไหลที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิสูงสุดจะลดลงและความแตกต่างของอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น เหตุผลสอดคล้องกับผลกระทบของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการออกแบบโครงสร้างระบายความร้อนเฉพาะ เอฟเฟกต์การทำความเย็นที่แตกต่างกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ในช่วงครึ่งหลังของการทดสอบการเพิ่มอัตราการไหล ด้วยการเพิ่มขึ้นของอัตราการไหล ความแตกต่างของอุณหภูมิเริ่มลดลงและลดลงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากอัตราการไหลของสารหล่อเย็นเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง เมื่อเทียบกับความสามารถในการดูดซับความร้อนของ น้ำหล่อเย็น แบตเตอรี่ที่ถ่ายโอนไปยังความร้อนของน้ำหล่อเย็นมีขนาดค่อนข้างเล็ก ด้วยวิธีนี้ ในแง่หนึ่ง อิทธิพลต่ออุณหภูมิของของเหลวหล่อเย็นจะน้อยลง และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวหล่อเย็นที่ตำแหน่งต่างๆ ใกล้กับทางเข้าของระบบจะเล็กลงเรื่อยๆ ในทางกลับกัน ความแตกต่างของความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากความแตกต่างของพื้นที่ถ่ายเทความร้อนของเซลล์ต่างๆ นั้นค่อนข้างเล็กกว่า ส่งผลให้ความแตกต่างของอุณหภูมิโดยรวมของระบบลดลงอย่างต่อเนื่อง

แต่การจราจรไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้ ในแง่หนึ่ง มันเกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานที่ใช้ และหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะเลือกกระแสที่มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ดีที่สุด ในทางกลับกัน การรักษาอัตราการไหลให้มากเป็นเวลานานเป็นการทดสอบความแข็งแรงของระบบไหลเวียนของน้ำหล่อเย็น อายุการใช้งานของอุปกรณ์อาจลดลง และในขณะเดียวกัน ความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

ป้ายกำกับยอดนิยม: ฮีทซิงค์สำหรับแหล่งพลังงานใหม่ จีน ซัพพลายเออร์ ผู้ผลิต โรงงาน กำหนดเอง ตัวอย่างฟรี ทำในประเทศจีน, แผ่นเย็นของเหลว, จานระบายความร้อนของเหลวในเครื่องดูดฝุ่น, ฮีทซิงค์การระบายความร้อนด้วยความเย็นของเหลว