【التكنولوجيا التعاونية】 نظام تبريد غمر على مرحلتين لصواني البطاريات البلاستيكية الحرارية

أصبحت صواني البطاريات المركبة من اللدائن الحرارية تقنية رئيسية في قطاع مركبات الطاقة الجديدة. تشتمل هذه الصواني على العديد من مزايا المواد البلاستيكية الحرارية، بما في ذلك الوزن الخفيف والقوة الفائقة ومقاومة التآكل ومرونة التصميم والخصائص الميكانيكية الممتازة. تعتبر هذه الخصائص حاسمة لضمان متانة وموثوقية صواني البطارية. بالإضافة إلى ذلك، يلعب نظام التبريد الموجود في مجموعة البطاريات البلاستيكية الحرارية دورًا حيويًا في الحفاظ على أداء البطارية وإطالة عمرها وضمان التشغيل الآمن. يضمن نظام الإدارة الحرارية الفعال الحفاظ على البطارية ضمن نطاق درجة الحرارة المطلوبة في جميع ظروف التشغيل، وبالتالي زيادة كفاءة البطارية وسلامتها.

وباعتبارها تقنية تمكينية للشحن السريع، توضح Kautex تنفيذ التبريد الغمر على مرحلتين، حيث يتم استخدام خلية الجر كمبخر في عملية التبريد. يحقق التبريد الغمر على مرحلتين معدل نقل حرارة عاليًا للغاية يبلغ 3400 واط/م^2*ك مع زيادة توحيد درجة الحرارة داخل حزمة البطارية عند درجة حرارة تشغيل البطارية المثالية. ونتيجة لذلك، يمكن لنظام الإدارة الحرارية للبطارية إدارة الأحمال الحرارية بشكل آمن ودائم عند معدلات شحن أعلى من 6 درجات مئوية. أداء التبريد للتبريد الغمر على مرحلتين يمكن أن يمنع بنجاح انتشار الحرارة داخل غلاف البطارية المركب بالحرارة، في حين أن التبريد الغمر على مرحلتين يعمل على تبديد الحرارة في البيئة حتى 30 درجة مئوية. الدورة الحرارية قابلة للعكس، مما يسمح بالتسخين الفعال للبطارية في الظروف المحيطة الباردة. يضمن تنفيذ نقل الحرارة المغلي بالتدفق نقلًا ثابتًا للحرارة العالية دون انهيار فقاعة البخار وتلف التجويف اللاحق.

في مفهوم التبريد الغمر المباشر على مرحلتين من Kautex، يكون السائل على اتصال مباشر مع خلايا البطارية داخل غلاف البطارية، وهو ما يعادل المبخر في دورة التبريد. يؤدي غمر الخلية إلى زيادة استخدام مساحة سطح الخلية لنقل الحرارة إلى الحد الأقصى، بينما يضمن التبخر المستمر للسائل، أي تغير الطور، الحد الأقصى من توحيد درجة الحرارة. يظهر التخطيطي في الشكل 2.

الشكل 2: مبدأ تشغيل التبريد بالغمر على مرحلتين

إن فكرة دمج جميع المكونات الضرورية لتوزيع السوائل مباشرة في غلاف بطارية لدن بالحرارة وغير موصلة للكهرباء تعد بأن تكون نهجًا مستدامًا. عندما يكون غلاف البطارية ودرج البطارية مصنوعين من نفس المادة، يمكن لحامهما معًا لتحقيق الاستقرار الهيكلي مع التخلص من الحاجة إلى مواد التغليف وتبسيط عملية إعادة التدوير.

أظهرت الدراسات أن طريقة التبريد بالغمر على مرحلتين باستخدام سائل التبريد SF33 تُظهر قدرات فائقة في تبديد الحرارة في نقل حرارة البطارية. حافظ هذا النظام على درجات حرارة البطارية في نطاق 34-35 درجة مئوية في جميع ظروف الاختبار، مما يدل على توحيد درجة الحرارة بشكل ممتاز. تتوافق سوائل التبريد مثل SF33 مع معظم المعادن والبلاستيك والمطاط، ولن تلحق الضرر بمواد علبة البطارية البلاستيكية الحرارية.

الشكل 3 تجربة قياس انتقال الحرارة لحزمة البطارية [1]

بالإضافة إلى ذلك، قارنت الدراسة التجريبية استراتيجيات التبريد المختلفة مثل الحمل الحراري الطبيعي، والحمل القسري، والتبريد السائل باستخدام مبرد SF33، وأظهرت النتائج أن نظام التبريد الغمر ثنائي المرحلتين كان فعالاً للغاية في الحفاظ على درجة حرارة خلية البطارية.
بشكل عام، يوفر نظام التبريد الغاطس ثنائي المرحلتين حلاً فعالاً وموحدًا لتبريد البطارية للسيارات الكهربائية والتطبيقات الأخرى التي تتطلب تخزين الطاقة، مما يساعد على تحسين متانة البطارية وسلامتها.