التقدم البحثي في ​​الإدارة الحرارية لبطاريات الليثيوم أيون للمركبات

في السنوات الأخيرة، حظي مفهوم توفير الطاقة وخفض الانبعاثات باهتمام متزايد. وفي عام 2020، تم اقتراح هدف الكربون المزدوج رسميًا. وعلى هذه الخلفية، سيكون تطوير المركبات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الجديدة في مجال النقل هو الاتجاه العام أيضًا. يتم استخدام بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في مجموعات بطاريات السيارات الكهربائية نظرًا لمزاياها المتمثلة في الطاقة العالية والسعة الكبيرة ومعدل التفريغ المنخفض وعمر الدورة الطويل. كما نعلم جميعًا، تتأثر مجموعة بطارية الطاقة بشكل كبير بدرجة الحرارة، ونطاق درجة حرارة العمل المناسب لها هو 0-50 درجة مئوية فقط. يجب ألا يتجاوز فرق درجة الحرارة بين الخلايا المفردة 5 درجات مئوية. ستؤدي درجة الحرارة المفرطة إلى تدمير التوازن الكيميائي الداخلي للبطارية، بل وتؤدي إلى الهروب الحراري في الحالات الشديدة. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، ستزداد المقاومة الداخلية للبطارية، مما سيؤثر على طاقة البطارية وإخراج الطاقة. ولذلك، من أجل الحفاظ على السيارات الكهربائية في ظروف عمل آمنة وفعالة، من الضروري تصميم نظام مناسب لإدارة الحرارة. في الوقت الحالي، تتضمن أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية بشكل أساسي الطرق النشطة والسلبية والنشطة السلبية.

أولاً، تحدد هذه الورقة نقطة البداية لإدارة حرارة البطارية. ثانياً، بدءاً بطرق التبريد المختلفة، يتم وصف التقدم البحثي في ​​مجال الإدارة الحرارية في السنوات الأخيرة ويتم تحليل مزايا وعيوب طرق التبريد المختلفة. وأخيرًا، من المتوقع أن يوفر تطبيق تقنية تبريد بطارية أيون الليثيوم بعض المساعدة للأبحاث المستقبلية حول الإدارة الحرارية.

لقد كانت مشكلات أداء البطارية وعمرها وسلامتها دائمًا هي الأسباب التي تعيق التطور السريع للسيارات الكهربائية. ترتبط معظم هذه المشاكل بدرجة حرارة البطارية. التفاعلات الكيميائية داخل البطارية تحدث فقط عند درجات حرارة معينة. ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا إلى انخفاض سعة بطارية الليثيوم أثناء الشحن والتفريغ وتؤثر بشكل خطير على عمر خدمة بطارية الليثيوم. ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة بشكل مفرط إلى تدمير التوازن الكيميائي في البطارية، وزيادة استقطاب التفاعل الكهروكيميائي، وتقليل أداء معدل البطارية. بعد ركوب الدراجة في درجات حرارة عالية، يتحلل النشاط الكيميائي لنواة البطارية، وينخفض ​​أداء البطارية وعمرها. عندما تكون درجة الحرارة منخفضة جدًا، تزداد لزوجة الإلكتروليت وينخفض ​​معدل تفاعل القطب. يؤدي هذا إلى إبطاء تفاعل الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة داخل البطارية، مما يزيد من المقاومة الداخلية للبطارية. قد يؤدي شحن بطارية الليثيوم في درجة حرارة منخفضة إلى تساقط الليثيوم، الأمر الذي لن يؤدي إلى انخفاض أداء البطارية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تقصير عمر دورة البطارية بشكل كبير. إذا كانت درجة حرارة البطارية مرتفعة جدًا وخطيرة، فسوف تتسبب أيضًا في الهروب الحراري لوحدة البطارية، مما يتسبب في اشتعال البطارية تلقائيًا، مما يؤدي إلى انفجار أو حتى نشوب حريق. يرجع جزء كبير من سبب الهروب الحراري إلى قصر الدائرة الداخلية للبطارية. عندما يتم الضغط على بطارية الليثيوم من الخارج، يتمزق الحجاب الحاجز الداخلي، وتتلامس الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي في البطارية. توليد كمية كبيرة من الحرارة سيتم إطلاق الطاقة الكهروكيميائية المخزنة في المادة بشكل أكبر مع توليد الحرارة. عندما ترتفع الحرارة إلى مستوى معين، يحدث الهروب الحراري. سوف تتسبب طاقة الهروب الحراري في الانتشار الحراري للوحدة وحتى النظام. وفي الحالات الشديدة، قد تحترق السيارة بأكملها. يمكن ملاحظة أنه عندما ترتفع درجة الحرارة الداخلية للبطارية ولا يمكن إطلاق الحرارة، من أجل الحفاظ على درجة حرارة البطارية في نطاق درجة حرارة مناسب قدر الإمكان وضمان أداء البطارية وعمرها، من الضروري جدًا منع البطارية من الهروب الحراري وإجراء أبحاث الإدارة الحرارية.

في الوقت الحاضر، قام العديد من العلماء بالكثير من الأبحاث حول الإدارة الحرارية لبطاريات الليثيوم أيون للمركبات. يتضمن نظام الإدارة الحرارية للبطارية بشكل أساسي تبريد الهواء، التبريد السائل, تبريد الأنابيب الحرارية ، تبريد تغيير الطور والتبريد المركب. لقد حقق تبريد الهواء والتبريد السائل تطبيقًا واسع النطاق بسبب أبحاثهما المبكرة والتكنولوجيا الناضجة. على الرغم من أن تبريد الأنابيب الحرارية والتبريد بتغير الطور لهما تأثيرات أفضل، إلا أنهما لا يزالان في المرحلة التجريبية ولم يتم تطبيقهما بعد على المنتجات. في السنوات الأخيرة، اهتم عدد متزايد من العلماء بإمكانية اقتران طريقتين أو أكثر من طرق التبريد لإجراء التبريد المركب والإدارة الحرارية للبطاريات. طريقة التبريد هذه ليس لها تأثير أفضل فحسب، بل لها أيضًا نطاق تطبيق أكبر ولها آفاق تطوير جيدة.

تبريد الهواء، المعروف أيضًا باسم تبريد الهواء، يبرد البطارية بشكل أساسي من خلال معدل التدفق العالي للهواء الخارجي. هناك طريقتان شائعتان لتبريد الهواء: (1) تبريد الهواء السلبي، والذي يستخدم معدل التدفق العالي للهواء لإزالة الحرارة أثناء تشغيل السيارة؛ (2) تبريد الهواء القسري ، وذلك بشكل رئيسي عن طريق إضافة مروحة لزيادة معدل تدفق الهواء والتخلص من الحرارة الزائدة داخل البطارية.

بالنسبة لنظام تبريد الهواء، فإن العوامل الرئيسية التي تؤثر على كفاءة التبريد هي: ترتيب البطارية، وتصميم مجاري الهواء، وتصميم مواقع مدخل ومخرج الهواء، وسرعة الهواء ودرجة حرارته. فيما يتعلق بأبحاث ترتيب البطاريات، تمت مقارنة 3 ترتيبات للبطاريات: في الخط، والخلع، والتقاطع. الشكل 1 هو عرض مخطط للتفكك والترتيب المتقاطع. بالمقارنة مع الخلع والترتيب المتقاطع، عندما يتم ترتيب حزم البطاريات بالتوازي، لا تكون درجة الحرارة القصوى أقل فحسب، بل يكون فرق درجة الحرارة بين حزم البطاريات أصغر أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر حجم تباعد الخلايا أيضًا على توحيد درجة الحرارة. يكون توحيد درجة الحرارة أفضل عندما يتم التحكم في التباعد بمقدار 4 مم. فيما يتعلق بأبحاث تصميم مجاري الهواء، بالنسبة لمجاري الهواء على شكل Z، يتم استخدام طريقة المحاكاة العددية لتحسين مجاري الهواء. وجدت المقارنة أن الفرق في درجة حرارة مجموعة البطارية انخفض بأكثر من 48% في ظل ظروف قناة تدفق الهواء الأمثل دون تغيير انخفاض الضغط. فيما يتعلق بأبحاث تصميم موقع مدخل ومخرج الهواء، تمت محاكاة 3 مواقع مدخل/مخرج للحصول على الحل الأمثل: المدخل العلوي والمخرج السفلي، مدخل ومخرج من نفس الجانب، ومدخل ومخرج من جانب مختلف. وأظهرت النتائج أن وضع المدخل والمخرج على الجانبين المتقابلين لحزمة البطارية هو الحل الأمثل. يؤدي استخدام هيكل حاجز إضافي لمنع مرور الهواء عبر المسافة بين العلبة والبطارية إلى تحسين أداء استراتيجية تبريد السحب الجانبي بشكل كبير. فيما يتعلق بأبحاث سرعة الهواء، يتم استخدام طرق المحاكاة العددية للعثور على أن زيادة سرعة الهواء عند مدخل الهواء أو تقليل درجة حرارة الهواء عند مدخل الهواء يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تحسين قدرة تبديد الحرارة للبطارية بشكل فعال.

يتميز نظام تبريد الهواء بخصائص الحجم الصغير والبنية البسيطة والموثوقية العالية. ومع ذلك، فإن الموصلية الحرارية المنخفضة والتحكم الضعيف في درجة الحرارة الموحدة يمكن أن تلبي فقط متطلبات الإدارة الحرارية لبعض حزم البطاريات منخفضة الطاقة. المركبات المبردة بالهواء في السوق هي في الأساس مركبات طاقة جديدة ذات سعة بطارية صغيرة، مثل Wuling Hongguang MINI، Toyota Prius، Euler Black Cat، Nezha وغيرها من الموديلات. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مرتفعة للغاية أو تكون سرعة الرياح منخفضة، لا يمكن لتبريد الهواء تحقيق تأثير التبريد. في الوقت الحاضر، على الرغم من أن نظام تبريد الهواء لا يزال له مكان في السوق، حيث تبدأ مجموعة البطارية في التطور نحو كثافة طاقة عالية، إلا أن تبريد الهواء وحده لا يمكنه تلبية المتطلبات.

مبدأ عمل التبريد السائل هو وضع وسط تبريد معين في قناة تدفق محددة حسب التصميم، بحيث يتدفق عبر سطح البطارية لإزالة الحرارة. ينقسم التبريد السائل بشكل أساسي إلى التبريد المباشر والتبريد غير المباشر. يكمن الاختلاف الرئيسي في طريقة الاتصال بين سائل التبريد والبطارية.

تحسينات في تعد لوحة التبريد السائلة وترتيب قناة التدفق من الطرق الرئيسية لزيادة كفاءة التبريد السائل. تم اقتراح وتحسين نظام الإدارة الحرارية للتبريد السائل على أساس القنوات السربنتينية. يمكن لهيكل التبريد السائل الأمثل أن يحافظ على درجة حرارة البطارية في حدود 20-35 درجة مئوية. تم تصميم هيكل اللوحة المبردة بالسائل مع قنوات مستقيمة متوازية غير متساوية الطول، والتي يمكنها التحكم في انخفاض الضغط للوحة المبردة بالسائل بشكل جيد مع ضمان أقصى درجة حرارة وفرق درجة الحرارة ضمن نطاق مناسب. تم تصميم نوع جديد من ألواح التبريد ذات القنوات الصغيرة. بالمقارنة مع التقليدية لوحة التبريد ، مزيج من القنوات المتسلسلة والمتوازية لديه أداء أفضل في درجة الحرارة. ومع زيادة معدل التدفق، يكون تأثير تبديد الحرارة أفضل. ومع ذلك، فإن هذا الاتجاه يفشل تدريجيا عند معدلات تدفق تصل إلى 5 جم / ثانية. الشكل 2 عبارة عن رسم تخطيطي لقناة تدفق الهيكل المتوازي المتسلسل. تمت دراسة تأثير عدد أنابيب التبريد السائل والمسافة بين الأنابيب على تأثير تبديد الحرارة للتبريد السائل. يصبح تأثير تبديد الحرارة أقوى مع زيادة عدد الأنابيب. إذا كانت المسافة بين الأنابيب كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، فهي لا تساعد على تبديد الحرارة، والتباعد الأمثل للأنبوب هو 65 مم.

على الرغم من أن التبريد السائل له عيوب الهيكل المعقد والجودة الكبيرة. ومع ذلك، بالمقارنة مع تبريد الهواء، فإن التبريد السائل لا يتمتع بمعامل نقل حرارة أعلى فحسب، بل يمكن أيضًا أن يجعل توزيع درجة الحرارة لحزمة البطارية أكثر اتساقًا. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم مركبات الطاقة الجديدة السائدة في السوق التبريد السائل كطريقة لإدارة الحرارة. على سبيل المثال، تقدمت اللوحة الباردة السائلة على شكل موجة والتي صممتها شركة Tesla بطلب للحصول على عدد من براءات الاختراع. لا يمكن لسائل التبريد Xiaopeng P7 أن يبرد فحسب، بل يسخن أيضًا، وهناك العديد من الموديلات مثل Ideal ONE وBYD Yuan EV360 وGAC Trumpchi GE3. لا يزال التبريد السائل هو الخيار الأول لمعظم السيارات الكهربائية ذات الطاقة الجديدة. يعد تغيير هيكل لوحة التبريد وهيكل القناة ومعدل تدفق السائل حاليًا وسيلة فعالة لتحسين كفاءة تبريد السائل.

تم استخدام تبريد الأنابيب الحرارية في الغالب في مجال التبريد النووي والفضاء في الأيام الأولى. في السنوات الأخيرة، ومع تطور بطاريات الطاقة الجديدة، تم أيضًا استخدام تقنية تبريد الأنابيب الحرارية كوسيلة فعالة لتبريد البطاريات. يتكون أنبوب الحرارة بشكل أساسي من المبخر والعازل الحراري والمكثف. يتبخر الوسط الموجود في الأنبوب في قسم التبخر، ويتدفق البخار إلى قسم المكثف منخفض الحرارة من خلال القسم الأدياباتي. يتم تكثيف الوسط الموجود في الأنبوب في هذا القسم لتكوين دورة عمل.

فيما يتعلق بالتصميم الهيكلي لتبريد الأنابيب الحرارية، تمت دراسة الأبعاد الهندسية لأنابيب الحرارة في وحدة تبديد الحرارة المصممة القائمة على الأنابيب الحرارية. بالمقارنة، وجد أنه عندما تكون نسبة القسم الأفقي إلى القسم الرأسي في قسم التبخر لأنبوب الحرارة 1، فإن تأثير تبديد الحرارة هو الأفضل. لقد وجدت الأبحاث أن إضافة عناصر التوصيل الحراري إلى أنبوب الحرارة يمكن أن يزيد من مساحة التلامس بين البطارية وأنبوب الحرارة ويحسن كفاءة تبريد أنبوب الحرارة. يمكن أن تؤدي زيادة سمك عنصر التوصيل الحراري أيضًا إلى تقليل درجة حرارة البطارية، والتحكم بشكل عام في السُمك أقل من 4 مم. يظهر الشكل 3 هيكل تبديد الحرارة المدمج في لوحة أنابيب الحرارة المصنوعة من الألومنيوم. عند معدل تفريغ قدره 2 درجة مئوية، يتم التحكم بشكل فعال في فرق درجة الحرارة بين الخلايا المفردة عند 3.2 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، وباستخدام طريقة تحليل التباين الثنائي، تمت مقارنة أن الزيادة في سمك لوحة الألومنيوم يمكن أن تتحكم في درجة الحرارة القصوى للبطارية بشكل أكثر فعالية من الزيادة في عدد أنابيب الحرارة. بالنسبة لوحدات البطاريات عالية الطاقة، تم تصميم مجموعة من ألواح تجميع الأنابيب والزعانف الحرارية. من خلال محاكاة وتجارب حساب العناصر المحدودة، وجد أنه يمكن الحفاظ على درجة حرارة حزمة البطارية في حدود 15 درجة مئوية بمعدل تفريغ قدره 1 درجة مئوية.

إن البحث حول تكنولوجيا الأنابيب الحرارية في تبريد البطاريات هو في الغالب في مرحلة المحاكاة والاختبار، ولم يلب بعد متطلبات التطبيقات الفعلية للمركبة. لا تتمتع تقنية تبريد الأنابيب الحرارية بكفاءة تبريد أعلى من تبريد الهواء والتبريد السائل فحسب، بل يمكنها أيضًا تلبية متطلبات ظروف العمل المزدوجة ذات درجة الحرارة العالية ودرجة الحرارة المنخفضة. على الرغم من أن تكلفتها أعلى وهيكلها أكثر تعقيدًا في الوقت الحاضر، إلا أنها لا تزال تتمتع بآفاق تطوير جيدة. سوف تركز الأبحاث المستقبلية على تقليل استهلاك طاقة النظام وخفة الوزن.

التبريد بتغير الطور هو تبريد سلبي مع تأثير تبريد أفضل. إنها تستخدم بشكل أساسي مادة تغير الطور لامتصاص الحرارة مع الحفاظ على درجة الحرارة ثابتة أثناء تغير حالة المادة، والمعروفة أيضًا بالحرارة الكامنة لتغير الطور. في الوقت الحاضر، يمكن تقسيم المواد المتغيرة الطور تقريبًا إلى ثلاث فئات: المواد غير العضوية والمواد العضوية والمواد المركبة المتغيرة الطور. تُستخدم مواد تغيير الطور المركبة من البارافين والجرافيت في الغالب في تبريد تغير الطور لبطاريات الليثيوم.

بناءً على الدراسات العديدة التي أجريت على مواد متغيرة الطور من البارافين والجرافيت، تم تصميم وحدة بطارية سداسية منتظمة. وهي مملوءة بمادة متغيرة الطور مركبة من الجرافيت والبارافين حول بطاريتها. يظهر هيكلها في الشكل 4. وقد تم تحليل خصائص تبديد الحرارة للمواد المتغيرة الطور مع تباعد مختلف للبطارية تحت نفس معدل التفريغ. أظهرت النتائج أن ارتفاع درجة حرارة الوحدات ذات المسافات الأصغر أعلى من ارتفاع درجات الحرارة في وحدات البطاريات ذات المسافات الأكبر. من خلال إضافة أجزاء كتلة مختلفة من الجرافيت الموسع إلى مادة تغيير طور البارافين، تمت دراسة تأثير التبريد ووجد أن زيادة الجزء الكتلي من الجرافيت الموسع يمكن أن يحسن قدرة تبديد الحرارة للنظام. يتم تحضير البارافين المركب والجرافيت الموسع في لوحة مادة مركبة متغيرة الطور ذات موصلية حرارية ممتازة، ويتم زيادة التوصيل الحراري بما يقرب من 30 مرة مقارنة بمادة البارافين النقية. باستخدام هذه الطريقة، يكون الفرق الأقصى في درجة حرارة مجموعة البطارية عند معدل تفريغ قدره 5 درجات مئوية هو 2 درجة مئوية فقط. من خلال الجمع بين شمع البارافين RT44HC والجرافيت الموسع، تكون الموصلية الحرارية أعلى بـ 20-60 مرة من المواد النقية المتغيرة الطور، ويمكن التحكم في درجة حرارة البطارية بشكل جيد ضمن درجة حرارة مناسبة.

بالمقارنة مع طرق التبريد الأخرى، فإن التبريد بتغير الطور لا يتطلب عددًا كبيرًا من المعدات الملحقة ويتمتع بسلامة عالية. علاوة على ذلك، يمكن التحكم بشكل أفضل في الفرق في درجات الحرارة بين مجموعات البطاريات، ويمكن تجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. في الوقت الحاضر، تعتمد الأبحاث المتعلقة بمواد تغيير الطور في الغالب على مواد تغيير الطور العضوية. ونظرًا لانخفاض التوصيل الحراري للمواد العضوية المتغيرة الطور، فقد يتحول تركيز الأبحاث المستقبلية إلى المواد غير العضوية ذات الموصلية الحرارية الأفضل. مع تطور السيارات الكهربائية، أصبحت طاقة البطارية أكبر وأكبر. لم تعد الإدارة الحرارية المعتمدة على المواد المتغيرة الطور وحدها قادرة على تلبية متطلبات تبديد الحرارة. لذلك، يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على الجمع بين المواد المتغيرة الطور وطرق التبريد الأخرى. تركز الأبحاث حول المواد المتغيرة الطور حاليًا بشكل أساسي على التبريد الماص للحرارة. ومع ذلك، مع الترويج لمركبات الطاقة الجديدة في مناطق جبال الألب، هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث حول سعة تخزين الحرارة المنخفضة للمواد المتغيرة الطور في المستقبل.

إن طرق التبريد الأربع المقدمة أعلاه كلها تقنيات إدارة حرارية واحدة، ولكل منها مزاياها وعيوبها. من أجل زيادة تحسين كفاءة تبريد البطارية، بدأت العديد من أبحاث الإدارة الحرارية في اختيار الجمع بين طرق التبريد المتعددة. وهذا يتغلب على عيوب طريقة التبريد الواحدة ويحتفظ بمزاياها لتحقيق إدارة حرارية أفضل. في الوقت الحاضر، تجمع معظم أنظمة التبريد المركبة بين التبريد النشط والتبريد السلبي.

يُقترح نظام إدارة حراري يجمع بين تبريد الهواء والتبريد بتغير الطور. قارنت الدراسة بين ثلاث طرق مختلفة للإدارة الحرارية: الحمل الحراري الطبيعي، والحمل الحراري الطبيعي مع تغيير الطور، والحمل القسري مع تغيير الطور. وبالمقارنة، فقد وجد أن طريقة الإدارة الحرارية المدمجة للحمل القسري وتغيير الطور يمكن أن تتحكم بشكل جيد في أقصى اختلاف في درجة حرارة حزمة البطارية عند 2 درجة مئوية. ومن أجل تحسين قدرة البطارية على تبديد الحرارة، يتم إضافة زعانف التوصيل الحراري على سطح البطارية المكونة من مواد متغيرة الطور وألواح تبريد سائلة. يمكن لطريقة التبريد المركبة هذه أن تضمن الحفاظ على درجة حرارة حزمة البطارية ضمن نطاق آمن يتراوح بين 33 و38 درجة مئوية. تم تصميم نموذج هيكل تبديد الحرارة مقترنًا بمادة تغيير الطور وسترة ماء مبردة بالسائل. اكتشف تأثير قنوات التدفق المختلفة على ارتفاع درجة حرارة البطارية. يظهر الشكل 5 نماذج مختلفة لهيكل العداء. وقد وجد بالمقارنة أنه عند معدل تفريغ قدره 3 درجات مئوية، يمكن للهيكل المكون من 6 قنوات التحكم في درجة الحرارة القصوى لسطح البطارية إلى 33.78 درجة مئوية. إنها أقل بمقدار 7.23 درجة مئوية من درجة حرارة التبريد الانتقالية أحادية الطور. تم تصميم سلسلة من أنظمة الإدارة الحرارية المعتمدة على مواد متغيرة الطور. وقد وجد أن طريقة الإدارة الحرارية التي تجمع بين الأنابيب الحرارية والتبريد السائل ومواد تغيير الطور يمكنها التحكم في درجة الحرارة القصوى ضمن 50 درجة مئوية بمعدل تفريغ قدره 3 درجات مئوية. وفي الوقت نفسه، انخفض فرق درجة الحرارة بمقدار 3 درجات مئوية مقارنة بالطريقتين الأخريين.

يجمع التبريد الهجين بين التبريد النشط والتبريد السلبي. بالمقارنة مع طرق التبريد الفردية الأخرى، لم يتم تحسين كفاءة التبريد فحسب، بل تم توسيع نطاق التطبيق أيضًا. في الوقت الحاضر، المشكلة الرئيسية للتبريد المركب هي أن الهيكل معقد نسبيًا، والكتلة والحجم كبيران نسبيًا. إن كيفية تقليل كتلتها في ظل فرضية ضمان كفاءة التبريد هي مشكلة ملحة يجب حلها. يظهر الجدول 1 مقارنة بين تأثيرات الإدارة الحرارية المختلفة للبطارية.

مع التطور السريع لتكنولوجيا مركبات الطاقة الجديدة، يلعب نظام الإدارة الحرارية للبطارية دورًا حيويًا في ضمان أداء البطارية وعمر الخدمة. تتمثل الوظيفة الرئيسية للإدارة الحرارية للبطارية في مراقبة درجة حرارة البطارية في الوقت الفعلي، والحفاظ على تناسق درجة الحرارة بين البطاريات، وتبديد الحرارة بشكل فعال عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، والتسخين بسرعة عندما تكون درجة الحرارة منخفضة. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم مركبات الطاقة الجديدة المتوفرة في السوق تبريد الهواء والتبريد السائل لتبريد البطارية. ومع ذلك، فإن تبريد الأنابيب الحرارية والتبريد بتغير الطور لا يزالان في مرحلة البحث التجريبي كتبريد سلبي جديد، ولم يتم تطبيقهما بكميات كبيرة في مركبات الطاقة الجديدة. مع زيادة سعة البطارية ومعدل تفريغ الشحن، لم تعد طريقة الإدارة الحرارية للبطارية الواحدة كافية لتلبية متطلبات تبديد حرارة البطارية . لذلك، يجب أن تكون أنظمة الإدارة الحرارية المقترنة بطرق متعددة هي اتجاه التطوير المستقبلي.

تتطور بطاريات الليثيوم أيون نحو كثافة طاقة عالية ودورة حياة طويلة. وفي الوقت نفسه، تؤدي زيادة معدل توليد حرارة البطارية إلى زيادة درجة حرارة الذروة وضعف تناسق درجة الحرارة. ولذلك، سيكون التركيز المستقبلي بشكل رئيسي على البحث حول درجة حرارة الذروة للبطارية الفردية والتحكم في توحيد درجة الحرارة بين وحدات البطارية.