При сценарии за съхранение на енергия с висока плътност ефективността на разсейване на топлината на литиеви батерии, монтирани на багажника, директно определя тяхната безопасност и живот. Когато плътността на мощността на един шкаф скочи от 5kW до 20kW, традиционното пасивно разсейване на топлина вече не е устойчиво. Промишлеността надгражда технологията за течно охлаждане, интелигентните алгоритми за контрол на температурата и дизайн на термична симулация, за да се изгради система за разсейване на топлината „ориентирана към профилактика“, така че батерията да може да поддържа идеален работен диапазон от 25-35 градуса през целия му жизнен цикъл, осигурявайки стабилна енергийна поддръжка за ключови сценарии като центрове за данни и базови станции на комуникацията.
1 Итерация на технологията за течно охлаждане: Ефективност скок от студена плоча към потапяне
Течното охлаждане на студената плоча в момента е основният разтвор, а ядрото му се намира в "прецизен контакт" с източника на топлина. Вътре в 19 -инчовия багажник медните микроканални студени плочи са плътно прикрепени отстрани на модула на батерията, с диаметър на канала само 3 мм. Охлаждащата течност (50% вода +50% етилен гликол) пренася топлина при скорост на потока 0,8L/min. Определена марка от 20kW литиева батерия, монтирана на багажника, приема този дизайн, като термичното съпротивление се намалява до 0,1 градуса /W, което е с 60% по-ниска от традиционните системи с въздушно охлаждане. Температурната разлика на батерията се контролира в рамките на ± 3 градуса по време на работа с пълно натоварване. За да се избегне рискът от изтичане на течност, студената плоча и модулът са запечатани с термичен проводим гел, нивото на защита достига IP65 и не се открива изтичане след 1000 часа вибрационен тест.
Потапящото течно охлаждане е най-доброто решение за сценарии с висока мощност. Потопете модула на батерията напълно в непроводима флуорирана течност, която абсорбира топлина и я охлажда през външен топлообменник. Ефективността на топлопреминаването е два пъти по -голяма от тази на студена плоча. В шкаф за съхранение на енергия 40kW на определен суперкомпютър, точката на кипене на флуорната течност достига 60 градуса, което може да отнеме малко топлина чрез естествено изпаряване. С помощта на система за циркулация на помпата консумацията на енергия на шкафа (PUE) се намалява до 1,05, което е 30% по-енергийно ефективна от тази на студена плоча. Трудността на тази технология се крие в дизайна на уплътнителния дизайн. Кабинетът приема черупка от неръждаема стомана, заварена от лазер, а тестът за налягане показва, че може да издържи вътрешно налягане от 0,5MPa, като гарантира, че течността не изтича.
2 Интелигентен алгоритъм за контрол на температурата: Техника на температурния баланс с прогнозна регулация
Системата за прогнозна температура на базата на AI измества разсейването на топлината от „пасивна реакция“ към „активна профилактика“. Системата установява модел за прогнозиране на термичното поведение, като анализира над 100 параметъра като зареждане на батерията и скоростта на изхвърляне, температурата на околната среда и историческите термични данни за бягство и регулира мощността на разсейване на топлина 15 минути предварително. Действителното измерване на определена комуникационна базова станция показва, че този алгоритъм може да намали неефективната консумация на енергия на охлаждащата система с 40%. Когато се прогнозира предстоящият пик за зареждане, температурата на охлаждащата течност се понижава предварително с 2 градуса, за да се избегне внезапно повишаване на температурата на батерията.
Технологията за динамично разпределение на трафика осъзнава принципа „изпращане на топлина, където и да е“. Всеки клон на системата за течно охлаждане е оборудван с електрически регулиращ клапан, който автоматично настройва скоростта на потока въз основа на температурата в реално време (точност ± 0,5 градуса) на всеки модул. Когато температурната разлика надвишава 3 градуса, се инициира корекция на отклонението. В клъстер за съхранение на енергия на център за данни, тази динамична настройка намалява температурната разлика между най -горещите и студените точки от 8 градуса до 2 градуса и удължава живота на цикъла на батерията с 15%.
3 Термична симулация и структурна оптимизация: Намаляване на налягането на разсейване на топлина от източника
Във фазата на проектиране технологията за термична симулация се превърна в мощен инструмент за "виртуална пробна версия и грешка". Чрез използване на CFD (изчислителна динамика на течността) софтуер за симулиране на разпределението на температурното поле при различни клетки и структури на въздушните канали е възможно предварително да се открият слепи петна от разсейване на топлина. Когато определен производител разработваше 3U модул за батерия, чрез симулация беше установено, че традиционното "плътно подреждане" ще доведе до увеличаване на температурата от 5 градуса в централната област. Следователно, той беше регулиран към "поетапно подреждане" и добавя канали за поток, за да се контролира вътрешната температурна разлика на модула в рамките на 4 градуса, като елиминира необходимостта от допълнителни компоненти на разсейване на топлина.
Иновацията на структурните материали също допринася за разсейването на топлина. Рамката на багажника е изработена от 6061 алуминиева сплав, с топлинна проводимост 160W/(m · k), която е четири пъти по -голяма от тази на обикновената стомана. Той може бързо да прехвърли топлината, генерирана от модула, към обвивката на шкафа; Черупката на модула на батерията е направена от термично проводима пластмаса (с добавен графен), който не само осигурява изолация, но и ускорява разсейването на топлината, което води до 50% увеличаване на ефективността на разсейване на топлина в сравнение с традиционната ABS пластмаса. Определен 2U модул използва тази комбинация от материали, за да намали температурата с 3 градуса при същите работни условия, без да е необходима допълнителна площ на разсейване на топлина.
Революцията на топлинното разсейване на литиевите батерии, монтирани на багажника, по същество е сътрудничество на „хардуерна иновация+софтуерна интелигентност“. Когато охлаждащата система може да бъде толкова точна и ефективна, колкото механизмът за регулиране на телесната температура, плътността на енергията и безопасността на литиевите батерии вече няма да бъде противоречие, което не само изчиства техническите бариери за съхранение на енергия с висока плътност, но също така дава възможност за монтирани на багажните литиеви батерии да поддържат гъвкаво планиране на разпределената енергия по по-надежден начин в енергийния интернет.