ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่คืออะไร?

ในฐานะที่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของระบบส่งกำลังของรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อการพาณิชย์ หน้าที่หลักของชุดแบตเตอรี่สำหรับฉุดลากคือการจ่ายพลังงานให้กับการขับเคลื่อนของรถบรรทุกไฟฟ้า

อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุตามปกติตลอดจนระยะทางของชุดแบตเตอรี่สำหรับยึดเกาะถนน อุณหภูมิที่เย็นจัดสามารถลดระยะของยานพาหนะลงอย่างมาก ในขณะที่ความร้อนที่มากเกินไปอาจส่งผลต่อการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ และอาจนำไปสู่ความร้อนหนี่งหรือการเผาไหม้ได้

เพื่อรักษาชุดแบตเตอรี่ให้ทำงานได้ดีในอุณหภูมิแวดล้อมที่หลากหลาย ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายจึงติดตั้งระบบการจัดการความร้อนให้กับแบตเตอรี่ แล้วระบบการจัดการระบายความร้อนทำหน้าที่อะไร? ระบบการจัดการระบายความร้อนหลักในรถบรรทุกมีอะไรบ้าง

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอุณหภูมิของแบตเตอรี่ระหว่างการใช้งานและอุณหภูมิโดยรอบมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับรถบรรทุกไฟฟ้าบริสุทธิ์ และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบางอย่าง เช่น ความร้อนจัดหรือเย็นจัด อาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพและการบริการลดลง อายุการใช้งานของแบตเตอรี่

แม้ว่ารถบรรทุกไฟฟ้าบริสุทธิ์ส่วนใหญ่ได้ยกเลิกการออกแบบกระจังหน้าแบบเปิดขนาดใหญ่แบบดั้งเดิมที่พบในยานพาหนะที่ใช้พลังงานเชื้อเพลิงทั่วไป และแทนที่ด้วยการออกแบบแบบปิด แต่รถบรรทุกไฟฟ้ายังคงสร้างความร้อนจากระบบส่งกำลังระหว่างการใช้งาน ดังนั้นจึงยังต้องการการระบายความร้อนในระดับหนึ่ง

หากแบตเตอรี่เกิดความร้อนมากเกินไประหว่างการใช้งาน อาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่และอายุการใช้งานโดยรวม นอกจากนี้ เมื่อใช้งานรถบรรทุกไฟฟ้าในพื้นที่หนาวเย็นในช่วงฤดูหนาว ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อาจลดลง ผลลัพธ์ที่ตามมาโดยตรงที่สุดคือการลดระยะของยานพาหนะลงอย่างมาก และที่อุณหภูมิต่ำมาก รถบรรทุกไฟฟ้าอาจพบว่าการชาร์จช้าหรือยากด้วยซ้ำ

แน่นอนว่ามอเตอร์ไฟฟ้ายังต้องมีระบบระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อนอีกด้วย ปัจจุบัน รถบรรทุกไฟฟ้าบริสุทธิ์จำนวนมากติดตั้งมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ซึ่งยังคงต้องการระบบระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อนภายใต้ภาระหนัก เช่น ทางลาดปีนเขา หากมอเตอร์ทำงานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน อาจนำไปสู่การลดอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรของมอเตอร์ ทำให้เกิดความเสียหายอย่างถาวร

การประยุกต์ใช้ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้แบตเตอรี่แบบลากทำงานได้ตามปกติภายใต้อุณหภูมิและสภาวะที่แตกต่างกันในยานพาหนะไฟฟ้า ช่วยให้สามารถใช้พลังงานแบตเตอรี่ได้สูงสุดเพื่อช่วยในการขับขี่ วัตถุประสงค์หลักของระบบเหล่านี้คือเพื่อรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม ซึ่งช่วยให้ชุดแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพสูงสุด

ตัวอย่างเช่น ระบบการจัดการระบายความร้อนสามารถปรับอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ตามอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ซึ่งช่วยลดผลกระทบของอุณหภูมิภายนอกที่มีต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ระบบการจัดการระบายความร้อนสามารถป้องกันการก่อตัวของฮอตสปอตเฉพาะที่ และลดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในชุดแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตรายที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่

ในตลาดรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ในปัจจุบัน โซลูชันการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่กระแสหลักสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทกว้างๆ ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยอากาศและการระบายความร้อนด้วยของเหลว การระบายความร้อนด้วยอากาศส่วนใหญ่จะใช้ในรถตู้ไฟฟ้าขนาดเล็กและรถบรรทุกขนาดเล็ก ในขณะที่การระบายความร้อนด้วยของเหลวมักใช้ในรถบรรทุกไฟฟ้างานหนักและรถพ่วงหัวลากไฟฟ้าที่ต้องการกำลังขับสูงกว่า

ระบายความร้อนด้วยอากาศ ใช้การไหลเวียนของอากาศตามธรรมชาติเพื่อกระจายความร้อนออกจากแบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมีเวอร์ชันอัปเกรดของการระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยจะมีการเติมวัสดุนำความร้อนลงในขั้วไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองข้างของเซลล์แบตเตอรี่ ช่วยให้ความร้อนถูกถ่ายเทผ่านวัสดุนำไฟฟ้าไปยังโครงโลหะเพื่อการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่ได้รับการอัพเกรดนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนโดยรวม

ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยอากาศส่วนใหญ่อยู่ที่โครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และไม่มีการรั่วไหลของของเหลว ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวม โดยรวมแล้ว สำหรับรถตู้ไฟฟ้าขนาดเล็กและรถบรรทุกไฟฟ้าขนาดเล็กที่ให้ความสำคัญกับความได้เปรียบด้านราคา การจัดการระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมกว่าอย่างชัดเจน

แม้ว่าเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยอากาศซึ่งอาศัยอากาศเป็นตัวกลาง จะให้ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนบางประการ แต่ก็มีข้อเสียที่เห็นได้ชัดเจนเช่นกัน ประสิทธิภาพการทำความเย็นค่อนข้างต่ำ และผลการทำความเย็นโดยรวมอยู่ในระดับปานกลางเนื่องจากต้องใช้การไหลเวียนของอากาศภายนอกเพียงอย่างเดียวในการกระจายความร้อน ประสิทธิภาพการทำความเย็นมีจำกัด โดยเฉพาะในระหว่างการปล่อยพลังงานสูง นอกจากนี้ การระบายความร้อนด้วยอากาศยังได้รับอิทธิพลโดยตรงจากอุณหภูมิภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศที่ร้อนจัดหรือเย็นจัด ซึ่งอาจส่งผลต่อการกระจายความร้อนของแบตเตอรี่และประสิทธิภาพการถ่ายโอนได้ในระดับหนึ่ง

เมื่อเปรียบเทียบกับรถบรรทุกไฟฟ้าที่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ การระบายความร้อนด้วยของเหลวให้การกระจายความร้อนและฉนวนที่มีประสิทธิภาพมากกว่า หลักการของการระบายความร้อนด้วยของเหลวเกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนสารหล่อเย็นภายในวงจรสารหล่อเย็นภายในชุดแบตเตอรี่เพื่อขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่ จึงช่วยกระจายความร้อนให้กับแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กล่าวง่ายๆ ก็คือ การระบายความร้อนด้วยของเหลวเกี่ยวข้องกับการจัดเรียงท่อหลายเส้นภายในชุดแบตเตอรี่ เมื่อจำเป็นต้องทำความเย็น สารหล่อเย็นจะถูกสูบเข้าไปในท่อเหล่านี้ และความร้อนที่เกิดจากแบตเตอรี่จะถูกพาออกไปผ่านระบบหมุนเวียนของน้ำ เพื่อให้ได้ความเย็น

นอกเหนือจากการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับชุดแบตเตอรี่แล้ว ระบบการจัดการความร้อนระบายความร้อนด้วยของเหลวบางระบบยังรวมความสามารถในการทำความร้อนของแบตเตอรี่ด้วย ช่วยให้แบตเตอรี่เข้าถึงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็วแม้ในสภาพแวดล้อมที่เย็น เห็นได้ชัดว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลวให้ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่สูงกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศ แม้ภายใต้ภาระหนักหรือเอาต์พุตกำลังสูง เมื่อโหลดพลังงานแบตเตอรี่มากเกินไป ระบบหมุนเวียนน้ำหล่อเย็นด้วยของเหลวสามารถทำให้ก้อนแบตเตอรี่เย็นลงในทันที นอกจากนี้ การระบายความร้อนด้วยของเหลวยังช่วยกระจายความร้อนได้สม่ำเสมอมากขึ้น ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แบตเตอรี่ และช่วยเพิ่มความเสถียรและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โซลูชันการจัดการระบายความร้อนด้วยการระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ภายในช่วงที่เหมาะสมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในการทำงาน ความเสถียร และความทนทานของชุดแบตเตอรี่ให้ดียิ่งขึ้นไปอีก อย่างไรก็ตาม ในแง่ของต้นทุนการจัดซื้อ รถบรรทุกไฟฟ้าที่ติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจะมีราคาแพงกว่ารถบรรทุกระบบระบายความร้อนด้วยอากาศอย่างเห็นได้ชัด การออกแบบโดยรวมก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน หากสภาพแวดล้อมการทำงานของคุณมีอุณหภูมิที่เหมาะสม และคุณมีพฤติกรรมการขับขี่ที่ดี การใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศก็เพียงพอแล้ว

ขณะนี้ผู้ผลิตหลายรายติดตั้งชุดแบตเตอรี่ของรถตู้ไฟฟ้าขนาดเล็กและรถบรรทุกไฟฟ้าขนาดเล็กที่มีฟังก์ชันทำความร้อน หลักการเบื้องหลังคือการให้ความร้อนเสริมแก่แบตเตอรี่โดยใช้ตัวทำความร้อนไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่อุ่นขึ้นและป้องกันไม่ให้ทำงานที่อุณหภูมิต่ำเกินไป ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ฟังก์ชันการทำความร้อนแบตเตอรี่ช่วยให้แบตเตอรี่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะการขับขี่และลดการเกิดการลดประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่มากเกินไป

ท่อระบายความร้อนด้วยของเหลวสงวนไว้แต่ไม่ได้ต่อท่อเข้า▲

สำหรับรถบรรทุกพลังงานใหม่ ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งและมีผลกระทบอย่างมากต่อประสบการณ์การขับขี่