Perbincangan mengenai teknologi pengurusan haba bagi bateri kenderaan tenaga baharu
Bateri kuasa adalah sumber kuasa utama untuk kenderaan tenaga baharu. Bateri menjana banyak haba semasa pengendalian kenderaan, dan seiring dengan berlalunya masa, haba terkumpul di ruang yang agak kecil. Oleh kerana susunan sel yang padat dalam pek bateri, ia juga lebih sukar untuk menghilangkan haba di kawasan tengah pada tahap tertentu, yang memburukkan lagi ketidakkonsistenan suhu antara sel. Akibatnya, kecekapan pengecasan dan nyahcas bateri akan berkurangan, menjejaskan kuasa bateri. Dalam kes yang teruk, ia juga akan membawa kepada pelarian haba, menjejaskan keselamatan dan hayat sistem. Terutamanya dari segi pengurusan suhu, pelepasan haba bateri boleh menyebabkan kebakaran dan kemerosotan prestasi. Oleh itu, penyelidikan mengenai teknologi pengurusan haba bagi bateri kenderaan tenaga baharu adalah amat penting kepada pembangunan kenderaan tenaga baharu.
1. Komponen asas sistem pengurusan haba kenderaan
Sistem pengurusan haba kenderaan tenaga baharu merangkumi empat bahagian: sistem bateri, sistem motor, sistem penyaman udara dan komponen lain. Berbanding dengan pengurusan haba kenderaan bahan api tradisional, sistem pengurusan haba kenderaan tenaga baharu adalah lebih kompleks. Sistem bateri adalah komponen penting bagi kenderaan tenaga baharu. Jurutera perlu bermula dengan pengurusan haba sistem bateri untuk mereka bentuk sistem pengurusan haba yang baik untuk keseluruhan kenderaan.
Sejak kelahiran kenderaan tenaga baharu, pakar dan sarjana dalam industri berkaitan telah menjalankan banyak penyelidikan mengenai pelesapan haba bateri mereka, dan telah mencapai banyak keputusan. Kaedah penyejukan arus perdana pengurusan terma bateri telah berubah daripada penyejukan udara kepada penyejukan cecair, penyejukan bahan perubahan fasa dan penyejukan paip haba. Berikut menganalisis teknologi penyejukan seperti penyejukan udara, penyejukan cecair, penyejukan bahan perubahan fasa dan penyejukan paip haba.
2.1 Penyejukan Udara
Penyejukan udara ialah kaedah pelesapan haba yang menggunakan udara sebagai medium dan menggunakan perolakan haba di udara untuk membolehkan bateri bertukar terus haba dengan udara, seterusnya mengurangkan suhu bateri. Penyejukan udara boleh dibahagikan kepada penyejukan semula jadi dan penyejukan paksa mengikut sama ada kipas digunakan. Penyejukan udara semulajadi digunakan tanpa kipas; penyejukan udara paksa digunakan dengan kipas. Sebilangan besar kajian telah menunjukkan bahawa kesan pelesapan haba penyejukan udara paksa adalah lebih tinggi daripada penyejukan udara semula jadi.
Penyejukan udara juga boleh dibahagikan kepada penyejukan bersiri dan penyejukan selari mengikut struktur pelesapan haba yang berbeza. Dalam kaedah penyejukan bersiri, aliran udara mengalir masuk dari satu sisi dan mengalir keluar dari sisi yang lain. Kaedah ini akan menyebabkan penyejukan bateri yang lemah jauh dari saluran aliran masuk udara, pelesapan haba bateri yang tidak sekata, dan perbezaan suhu yang besar dalam bateri; dalam kaedah penyejukan selari, aliran udara biasanya masuk dari bawah dan mengalir keluar dari atas. Seperti yang dapat dilihat dari rajah, aliran udara penyejuk pada dasarnya boleh mengalir melalui permukaan setiap bateri, jadi perbezaan suhu antara setiap bateri akan lebih kecil daripada penyejukan bersiri, tetapi ia juga membawa masalah pengagihan haba yang tidak sekata.
2.2 Penyejukan Cecair
Teknologi penyejukan cecair bateri kuasa adalah salah satu teknologi pengurusan haba. Teknologi ini biasanya menggunakan penyejuk dengan pekali pemindahan haba yang tinggi untuk membolehkan bateri menukar haba dengan penyejuk, seterusnya mengurangkan suhu bateri.
Prestasi pelesapan haba pek bateri yang disejukkan udara dan cecair telah dibandingkan dan dianalisis. Keputusan menunjukkan bahawa suhu maksimum pek bateri adalah lebih rendah dan ketekalan suhu adalah lebih baik dalam sistem penyejukan cecair. Penyejukan cecair adalah kaedah pelesapan haba yang sangat berkesan, dan pekali pemindahan habanya lebih tinggi daripada penyejukan udara. Sistem penyejukan cecair kenderaan elektrik boleh dibahagikan kepada sentuhan langsung dan sentuhan tidak langsung mengikut bentuk sentuhan antara cecair penebat dan bateri. Bentuk merendam sel bateri atau modul dalam cecair untuk pertukaran haba ialah bentuk sentuhan langsung; sebagai tambahan, saluran penyejukan boleh ditetapkan antara modul bateri, atau plat penyejuk boleh digunakan di bahagian bawah bateri. Haba bateri kuasa dipindahkan ke penyejuk melalui plat penyejuk. Bentuk penyejukan cecair ini adalah sentuhan tidak langsung. Kedua-dua bentuk ini mempunyai keperluan yang tinggi untuk sesak udara sistem penyejukan cecair. Di samping itu, keperluan kekuatan mekanikal adalah tinggi, dan rintangan getaran dan keperluan hayat sistem penyejukan perlu dijamin.
Sistem penyejukan cecair kenderaan elektrik terutamanya terdiri daripada penyejuk, plat penyejuk, pam air elektronik, sensor suhu, radiator, dll. Pemampat, sebagai sumber kuasa penyejukan, menentukan kapasiti pertukaran haba keseluruhan sistem. Penyejuk (peranti penyejuk) memainkan peranan menukar penyejuk dan penyejuk, dan jumlah pertukaran haba secara langsung menentukan suhu penyejuk. Pam air menentukan kadar aliran penyejuk dalam saluran paip. Lebih cepat kadar aliran, lebih baik prestasi pertukaran haba, dan sebaliknya.
2.3 Penyejukan Bahan Perubahan Fasa
Teknologi pelesapan haba bahan perubahan fasa (PCM) menggunakan prinsip bahawa bahan perubahan fasa menyerap haba apabila ia mengalami perubahan fasa. Bahan perubahan fasa diletakkan di sekeliling pek bateri dan mencapai suhu perubahan fasa dalam keadaan tertentu. Bahan perubahan fasa mengalami perubahan fasa dan menyerap haba yang dijana apabila bateri berfungsi, dengan itu berkesan mengelakkan proses terlalu panas modul bateri. Oleh kerana proses perubahan fasa adalah proses suhu malar, suhu bateri boleh dikekalkan dengan baik berhampiran suhu perubahan fasa bahan perubahan fasa, dengan itu menekan suhu bateri daripada terus meningkat. Walau bagaimanapun, penggunaan penyejukan bahan perubahan fasa memerlukan perhatian kepada isu pengedap, dan akan meningkatkan jumlah pek bateri dan mengurangkan ketumpatan tenaga. Selain itu, fungsi pemuliharaan haba hanya boleh dikekalkan dalam masa parkir yang terhad. Pemanasan awal bateri jangka panjang masih bergantung pada sumber haba terbina dalam, dan pemeliharaan haba secara amnya memerlukan kekonduksian terma yang lebih rendah, yang boleh menyebabkan masalah dengan pengagihan suhu yang tidak sekata.
2.4 Penyejukan paip haba
Penyejukan paip haba adalah untuk membahagikan paip haba kepada bahagian penyejatan, bahagian pemindahan haba dan bahagian pemeluwapan. Prinsip pelesapan haba utamanya adalah untuk mengeluarkan haba dalam pek bateri melalui bahagian penyejatan paip haba yang menyerap haba. Haba dalam bahagian penyejatan dipindahkan ke bahagian pemeluwapan melalui bahagian tengah paip haba disebabkan oleh perbezaan tekanan yang terbentuk, dengan itu mencapai pengurusan haba yang berkesan bagi pek bateri. Mengenai penyelidikan mengenai penyejukan paip haba, kesan penyejukan tiga kaedah penyejukan bateri kuasa, iaitu penyejukan udara, cecair dan paip haba, telah dibandingkan. Keputusan menunjukkan bahawa penyejukan paip haba mempunyai kesan penyejukan terbaik pada pek bateri.
