يجب أن يحافظ كل نظام بطارية على درجة حرارة ثابتة لضمان السلامة والوظائف. كيف تساهم وحدات التبريد الخاصة بالتحكم في درجة حرارة البطارية، وبشكل أكثر تحديدًا وحدات تبريد المياه المبردة للبطاريات، في تعزيز السلامة؟ السر يكمن في طريقة إدارة درجة الحرارة. تسخن البطاريات أثناء الشحن والتفريغ، وإذا لم يتم التحكم في الحرارة الزائدة، فقد تتسبب في ارتفاع شديد في درجة الحرارة، وتورم البطارية، والأمر الأكثر خطورة هو الانطلاق الحراري. الانطلاق الحراري هو ارتفاع غير قابل للتحكم فيه بدرجة الحرارة وقد يكون مميتًا. تستخدم وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية ماءً باردًا لامتصاص الحرارة الزائدة من البطارية وتبددها، وبالتالي الحفاظ على درجة الحرارة ضمن النطاق الآمن. تقوم وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية بهذا مع حزم البطاريات في المركبات الكهربائية، والبطاريات الصناعية، وأنظمة تخزين الطاقة. في المقال التالي، سنشرح دور هذه الوحدة في السلامة وكيف تعمل.
لفهم كيفية تحسين وحدة تبريد البطارية بالماء البارد للسلامة، من المهم أولاً معرفة طريقة عملها. وتشمل المكونات نظام تدوير المياه، وآلية التبريد، وأجهزة استشعار الحرارة.
تقوم أجهزة استشعار الحرارة بالتحقق من درجة حرارة حزمة البطارية في الوقت الفعلي، وعندما ترتفع الحرارة بشكل كبير، تقوم الوحدة بتشغيل نظام التبريد لتدوير الماء إلى خلايا البطارية. ويتم إرسال الماء الساخن إلى مشعاع أو نظام تبريد لتقليل درجة حرارته واستمرار الدورة. وتُعرف هذه الدورة بدورة التبريد، وتساعد على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لحزمة البطارية. وتمنع هذه الدورة تكوّن مناطق ساخنة تؤدي إلى مشكلات كبيرة في السلامة. وبالمقارنة مع أنظمة التبريد بالهواء التي تكون أقل كفاءة، فإن وحدة تبريد البطارية بالماء البارد أكثر فعالية وانتظاماً في تبديد الحرارة.
توجد عدة فوائد رئيسية تتعلق بالسلامة لوحدة تبريد البطارية بالماء المبرد، وأهمها منع التسرّب الحراري. ويحدث هذا عندما تسخن خلية البطارية بشكل مفرط وتبدأ تفاعلًا متسلسلًا قد يؤدي إلى حريق أو انفجار. وتمنع وحدة تبريد البطارية بالماء المبرد هذا التفاعل المتسلسل من خلال استقرار درجة حرارة الحزمة.
ميزة أمان أخرى مهمة هي منع ارتفاع درجة الحرارة وبالتالي التسخين الزائد. عندما تسخن البطارية بشكل مفرط، فإنها تتآكل. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تسرب البطارية أو حدوث دائرة قصيرة أو تلف داخلي. وتساعد الضوابط الدقيقة لدرجة الحرارة في ضمان أن تكون البطارية في حالة عمل جيدة وآمنة، وتبطئ من التسخين الزائد، والأهم من ذلك، تمدد عمر البطارية. كما أن الوحدة تحافظ على أداء ثابت عبر جميع خلايا البطارية. وعندما تكون درجة الحرارة غير متساوية، تعمل بعض الخلايا بجهد أكبر بكثير مما قد يؤدي إلى اختلال التوازن ويسبب عطلًا مفاجئًا. تساعد وحدة تبريد البطارية بالماء المبرد في ضمان عمل جميع الخلايا عند نفس درجة الحرارة، وبالتالي تقليل احتمالات حدوث عطل غير متوقع. هذه الفوائد الأمنية تجعل من هذه الوحدة ضرورة للأنظمة الكبيرة للبطاريات أو الأنظمة عالية الأداء.
اختيار وحدة التبريد المناسبة لماء البطارية المبرد أمر بالغ الأهمية لتحسين سلامة البطارية. أولاً، يجب مراعاة دقة التبريد والتحكم في درجة الحرارة. يجب أن تتناسب قدرة التبريد للوحدة مع كمية الحرارة الناتجة عن البطارية، تجنباً لحدوث ارتفاع مفرط أو منخفض في درجة الحرارة. كما يجب أن تكون الوحدة الفعالة قادرة على التحكم الدقيق في درجة الحرارة.
لحماية البطاريات من التدهور، يجب أن تحافظ وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية على نطاقات درجة الحرارة ضمن ±2°م. ومع ذلك، ليست كل وحدة مناسبة، لذا يجب التحقق من التوافق. يجب أن يتناسب التصميم مع حجم حزمة البطارية، مع قنوات أو ألواح تدوير تلامس الخلايا بشكل جيد لنقل الحرارة بكفاءة. ستستهلك وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية ذات الكفاءة العالية في استخدام الطاقة طاقة أقل مع أداء نفس وظيفة التبريد. وهذا في النهاية يقلل من تكاليف التشغيل لديك. ومن أبرز الميزات التي ينبغي الانتباه إليها هي كشف التسرب والإيقاف الطارئ. وسوف تضمن هذه الميزات أن الوحدة لن تمثل تهديداً (مثل تسرب المياه) للبطاريات.
يجب ألا يركز قسم وحدات التبريد بالماء البارد للبطاريات على قضايا السلامة الخاصة بالوحدة فحسب. ولذلك، يجب التأكد من أن قنوات أو ألواح التدوير في الوحدة تكون محاذاة مع خلايا البطارية لتغطيتها بشكل كامل أثناء التركيب. فإذا لم يتم التوصيل بشكل صحيح، فقد تتسبب الوحدة في ارتفاع درجة حرارة البطاريات إلى مستويات خطيرة. ولتجنب تسرب الماء، استخدم خراطيم وموصلات عالية الجودة. تذكّر أن وجود الماء والكهرباء معًا قد يكون أمرًا شديد الخطورة. تأكد من تركيب أجهزة استشعار الحرارة في الأماكن المناسبة، وبالأفضل بالقرب من الخلايا التي تولد الحرارة، لمراقبة درجة الحرارة بشكل دقيق. بالنسبة للصيانة، يجب التحقق بانتظام من مستوى الماء وجودة المياه داخل الوحدة. فسوف يؤدي انخفاض مستوى الماء إلى تبريد غير فعّال، كما أن المياه الملوثة قد تسد نظام التدوير. نظّف آلية التبريد دوريًا، سواء كانت المبرد (الرادياتير) أو نظام التبريد، لإزالة الغبار والشوائب التي قد تحجب تدفق الهواء وتمنع النظام من نقل الحرارة بكفاءة. تحقق من وجود علامات تآكل أو تلف في الخراطيم والموصلات، ويجب استبدال أي عنصر تالف على الفور. كما ينبغي معايرة أجهزة استشعار الحرارة بانتظام لضمان قياس دقيق لدرجة الحرارة. ومع الصيانة والتركيب السليمين، يمكن لوحدات تبريد البطاريات بالماء البارد أن تحمي نظام البطارية بأمان وكفاءة.
تُستخدم وحدات تبريد البطاريات باستخدام الماء المبرد في العديد من الصناعات المختلفة لتحسين سلامة البطاريات في الأنظمة المختلفة، وكانت النتائج ممتازة. على سبيل المثال، قام مصنع للمركبات الكهربائية بتركيب وحدات تبريد البطاريات باستخدام الماء المبرد في سلسلة جديدة من مركبات EV.
قبل استخدام هذه الوحدات، أظهرت بعض المركبات التجريبية أعراض ارتفاع في درجة الحرارة أثناء الشحن السريع، والتي تبين لاحقاً أنها تمثل خطرًا محتملًا على السلامة. وبعد تركيب وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية، تمكنت المركبات الكهربائية من الحفاظ على درجات حرارة ثابتة أثناء الشحن السريع، مما أزال مشكلة ارتفاع الحرارة والمخاطر المحتملة على السلامة. وينطبق نفس المبدأ على منشأة تخزين الطاقة على نطاق واسع التي تستخدم بطاريات الليثيوم أيون. كانت المنشأة تعاني سابقًا من مخاوف تتعلق بالسلامة بسبب وجود مناطق ساخنة على حزم البطاريات، ما زاد بشكل كبير من خطر نشوب حرائق. وبعد إضافة وحدات تبريد المياه المبردة، أصبحت جميع الخلايا تخضع للتحكم الموحّد في درجة الحرارة، مما يقلل من خطر الحريق ويتيح للمنشأة تخزين الطاقة بأمان على مدار الساعة. ويمكن تطبيق الأمر نفسه في مصنع التصنيع الذي يستخدم بطاريات لتزويد معداته الآلية بالطاقة. وكانت بطاريات المصنع تتعرض لارتفاع درجات الحرارة خلال الدورات الطويلة للعمل، مما شكّل مخاطر كبيرة على السلامة. ومع تركيب وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية، لم يعد المصنع بحاجة إلى استبدال البطاريات بشكل متكرر، كما أن البطاريات لم تعد تسخن بشكل مفرط، وبالتالي لم تعد تشكل خطرًا على العمال أو المعدات الآلية. وتُعتبر الأمثلة الواقعية لتطبيقات سلامة البطاريات في سيناريوهات مختلفة باستخدام وحدة تبريد المياه المبردة للبطارية تطبيقًا معتمدًا بلا شك.
أخبار ساخنة
EN
