سيارات التقارير النشرة الاسبوعية تقارير التكنو طاقة تقارير السيارات تكنو طاقة سلايدر الرئيسية

تصنيع السيارات الكهربائية يشهد تقنية جديدة لتبريد بطاريات الليثيوم أيون

بواسطة الأنابيب الحرارية

داليا الهمشري

2023-04-02

0 6٬216

شهدت الأعوام الأخيرة نقلة نوعية في تصنيع السيارات الكهربائية لتحل محل المركبات التي تستخدم نظام الاحتراق الداخلي، لتقليل غازات الاحتباس الحراري وملوثات الهواء، والحفاظ على الوقود الأحفوري وموارد الطاقة الطبيعية.

كانت هذه الزيادة في إنتاج المركبات الكهربائية مدفوعة بشكل أساسي بتوافر بطاريات الليثيوم أيون التي يمكن أن توفر سعة تخزين عالية للطاقة، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وأوضح الخبير في إحدى شركات تصنيع السيارات الكهربائية العالمية، الأستاذ بجامعة لورانس في الولايات المتحدة الدكتور علاء الشرقاوي، أنه على الرغم من مزايا بطاريات الليثيوم أيون؛ فإنها حساسة جدًا للحرارة.

تقليل درجة حرارة الخلايا

أشار الشرقاوي، في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة، إلى أنه كان من المهم للغاية التحكم في درجة حرارة البطارية ضمن النطاقات الموصى بها والتي تتراوح بين 15 و40 درجة مئوية، لإطالة عمر بطاريات السيارات الكهربائية وضمان سلامتها وتوفير الطاقة المطلوبة للقيادة لأكبر مسافة ممكنة.

وأفاد الشرقاوي بأنه للحفاظ على درجة حرارة البطارية ضمن النطاق الموصى به، يلزم تقليل فرق درجة الحرارة داخل كل خلية من خلايا البطارية وبين جميع خلايا البطارية إلى الحد الأدنى.

ولفت إلى أن العوامل التي تؤثر في درجات الحرارة الداخلية للبطارية هي معدل توليد الحرارة داخل البطارية خلال القيادة أو خلال الشحن.

ويمكن للبطارية -أيضًا- امتصاص الحرارة من المناطق المحيطة، في حالة ما إذا كانت السيارة الكهربائية متوقفة خلال درجات الحرارة المرتفعة.

وخلال القيادة، قد ترتفع درجة حرارة البطارية بشكل كبير بطريقة صعبة للغاية بالنسبة لأنظمة التبريد التقليدية التي تعتمد على استخدام صفائح الألومنيوم لنقل الحرارة من خلايا البطارية إلى لوحة التبريد وقد لا توفر التبريد الكافي لخلايا البطارية.

رسم توضيحي لكيفية تبريد خلايا الليثيوم بالطرق التقليدية، حيث تمتص شرائح الألومنيوم حرارة خلية الليثيوم ثم تنقل الحرارة إلى الطبقة الحرارية في الأسفل ثم إلى لوح التبريد والمبرد:

السيارات الكهربائية

الأنابيب الحرارية

قال الأستاذ بجامعة لورانس في الولايات المتحدة: "للتغلب على مشكلات أنظمة التبريد التقليدية، درسنا أكثر الطرق فاعلية لتبريد البطاريات باستخدام أنواع خاصة من الأنابيب الحرارية".

وأضاف أن الأنابيب الحرارية عبارة عن أنبوب محكم التفريغ يجري تفريغه وتعبئته جزئيًا بكمية صغيرة من سوائل خاصة، يمكنها حمل كميات كبيرة من الحرارة عندما تتحول من سائل إلى بخار.

ومن ثم -وفقًا للشرقاوي- يمكن لهذه الأنابيب نقل كميات كبيرة من الحرارة أكبر بمئات المرات من الحرارة المنقولة بواسطة صفائح الألومنيوم.

وتابع: "للاستفادة من هذه التكنولوجيا صممنا نظام تبريد متقدمًا يعتمد بشكل أساسي على القدرات العالية لأنابيب الحرارة في نقل كميات كبيرة من الحرارة في وقت قصير جدًا".

وأوضح، في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة، أن هذا النظام يعتمد على استخدام عدد من الأنابيب الحرارية بدلًا من الألومنيوم؛ حيث يمكن لكل أنبوب حراري أن يزيل نحو 30 واط من الطاقة الحرارية، بدلًا من ألواح الألومنيوم.

ظروف القيادة الصعبة

أشار الدكتور علاء الشرقاوي إلى اختبار نظام التبريد في ظل ظروف قيادة متنوعة للسيارة الكهربائية للتأكد من قدرتها على التعامل مع جميع ظروف القيادة الصعبة.

وأظهرت الدراسات التي أُجريت أن النظام المقترح فعّال للغاية في إزالة كل الحرارة التي قد تتولد داخل البطارية، أو التي قد تُمتص من الهواء في مناطق الطقس الحار.

وأصبح من الممكن الحفاظ على درجة حرارة البطاريات عند نحو 30 درجة مئوية مع الحفاظ على فرق درجة الحرارة داخل كل خلية عند نحو 1 درجة مئوية، والحفاظ على الفرق بين خلايا البطارية في حدود 2 درجة مئوية.

ويشغل الدكتور علاء الشرقاوي -حاليًا- منصب الخبير التقنى الأول في إحدى أكبر الشركات على مستوى العالم في مجال تصميم وتطوير بطاريات الليثيوم لاستخدامها في تصنيع السيارات الكهربائية.

كما يدرس المواد المتعلقة بتصميم واختبارات بطاريات الليثيوم أيون ونظم التحكم في الحرارة وكفاءة أجهزة التبريد والتكييف والمحافظة على كفاءة البطارية ومراعاة معايير السلامة بجامعة لورانس في ولاية ميشيغان الأميركية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..