כיום, זיהום העולם עולה מיום ליום. פליטות גזי חממה מכלי רכב המונעים בדלק מסורתי החמירו את זיהום האוויר ואת פליטות גזי החממה העולמיות. שימור אנרגיה והפחתת פליטות הפכו לנושא מרכזי המדאיג את הקהילה הבינלאומית.HVCHכלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה תופסים נתח יחסית גבוה בשוק הרכב בשל יעילותם הגבוהה, האנרגיה החשמלית הנקייה והלא מזהמת שלהם. כמקור הכוח העיקרי של כלי רכב חשמליים טהורים, סוללות ליתיום-יון נמצאות בשימוש נרחב בשל האנרגיה הסגולית הגבוהה שלהן וחייהן הארוכים.
סוללת ליתיום-יון תייצר חום רב בתהליך העבודה והפריקה, וחום זה ישפיע קשות על ביצועי העבודה ועל חיי סוללת הליתיום-יון. טמפרטורת העבודה של סוללת הליתיום היא 0~50 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת העבודה האופטימלית היא 20~40 מעלות צלזיוס. הצטברות חום של חבילת הסוללה מעל 50 מעלות צלזיוס תשפיע ישירות על חיי הסוללה, וכאשר טמפרטורת הסוללה עולה על 80 מעלות צלזיוס, חבילת הסוללה עלולה להתפוצץ.
מאמר זה, המתמקד בניהול תרמי של סוללות, מסכם את טכנולוגיות הקירור ופיזור החום של סוללות ליתיום-יון במצב עבודה על ידי שילוב שיטות וטכנולוגיות שונות לפיזור חום בארץ ובחו"ל. תוך התמקדות בקירור אוויר, קירור נוזלים וקירור שינוי פאזה, ממוינים התקדמות טכנולוגיית קירור הסוללות הנוכחית וקשיי הפיתוח הטכני הנוכחיים, ומוצעים נושאי מחקר עתידיים בנושא ניהול תרמי של סוללות.
קירור אוויר
קירור אוויר נועד לשמור על הסוללה בסביבת העבודה ולהחליף חום דרך האוויר, בעיקר כולל קירור אוויר מאולץ (מחמם אוויר PTC) ורוח טבעית. יתרונות קירור האוויר הם עלות נמוכה, יכולת הסתגלות רחבה ובטיחות גבוהה. עם זאת, עבור חבילות סוללות ליתיום-יון, לקירור האוויר יש יעילות העברת חום נמוכה והוא נוטה לפיזור טמפרטורה לא אחיד של חבילת הסוללות, כלומר, אחידות טמפרטורה ירודה. לקירור האוויר יש מגבלות מסוימות עקב קיבולת החום הסגולית הנמוכה שלו, ולכן יש צורך לצייד אותו בשיטות קירור אחרות בו זמנית. אפקט הקירור של קירור האוויר קשור בעיקר לסידור הסוללה ולאזור המגע בין תעלת זרימת האוויר לסוללה. מבנה מערכת ניהול תרמי של סוללה מקוררת אוויר מקבילית משפר את יעילות הקירור של המערכת על ידי שינוי פיזור מרווח הסוללות של חבילת הסוללות במערכת מקוררת האוויר המקבילה.
קירור נוזלי
השפעת מספר הרצים ומהירות הזרימה על אפקט הקירור
קירור נוזלי (תנור קירור PTC) נמצא בשימוש נרחב בפיזור חום של סוללות רכב בשל ביצועי פיזור החום הטובים שלו ויכולתו לשמור על אחידות טמפרטורה טובה של הסוללה. בהשוואה לקירור אוויר, לקירור נוזלי יש ביצועי העברת חום טובים יותר. קירור נוזלי משיג פיזור חום על ידי הזרמת מדיום הקירור בתעלות סביב הסוללה או על ידי השריית הסוללה במדיום הקירור כדי לספוג חום. לקירור נוזלי יתרונות רבים מבחינת יעילות קירור וצריכת אנרגיה, והוא הפך למיינסטרים בניהול תרמי של סוללות. כיום, טכנולוגיית קירור נוזלי נמצאת בשימוש בשוק כמו אאודי A3 וטסלה מודל S. ישנם גורמים רבים המשפיעים על השפעת קירור הנוזל, כולל השפעת צורת צינור קירור הנוזל, החומר, מדיום הקירור, קצב הזרימה וירידת הלחץ ביציאה. בהתחשב במספר הרצים וביחס האורך-קוטר של הרצים כמשתנים, נחקרה השפעת פרמטרים מבניים אלה על קיבולת הקירור של המערכת בקצב פריקה של 2 מעלות צלזיוס על ידי שינוי סידור כניסות הרצים. ככל שיחס הגובה עולה, הטמפרטורה המקסימלית של חבילת סוללות הליתיום-יון פוחתת, אך מספר הרצים עולה במידה מסוימת, וגם ירידת הטמפרטורה של הסוללה הופכת קטנה יותר.
זמן פרסום: 7 באפריל 2023
