در سالهای اخیر، با گسترش خودروهای برقی، موضوع کنترل دمای باتری بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. دمای بالا میتواند عملکرد و عمر باتری را کاهش دهد و حتی خطرات ایمنی ایجاد کند. برای حل این مسئله، فناوریهای نوینی توسعه یافتهاند که یکی از مؤثرترین آنها Immersion Cooling در خودروهای برقی است. در این روش، سلولهای باتری در مایع ویژهای غوطهور میشوند تا گرما به سرعت از سطح آنها دفع شود. این فناوری باعث پایداری حرارتی بهتر و عملکرد مطمئنتر خودرو در زمان رانندگی یا شارژ سریع میشود.
با KMC همراه باشید.
Immersion Cooling چیست؟
در خودروهای برقی، باتریها هنگام شارژ و تخلیه، حرارت قابلتوجهی تولید میکنند. کنترل این حرارت برای حفظ ایمنی و افزایش عمر باتری ضروری است. یکی از فناوریهای نوین در این زمینه، Immersion Cooling در خودروهای برقی است. در این روش، سلولهای باتری مستقیماً در مایعی ویژه غوطهور میشوند. این مایع خاص، رسانای الکتریسیته نیست و میتواند حرارت را بسیار سریعتر از هوا یا صفحات فلزی جذب کند. در نتیجه، دمای سلولها یکنواختتر میماند و احتمال افزایش ناگهانی دما یا بروز خرابی کاهش مییابد.
این شیوه برخلاف سیستمهای سنتی، تماس مستقیم بین سطح سلول و مایع خنککننده برقرار میکند و به همین دلیل کارایی انتقال حرارت بالاتر است.
Immersion Cooling چطور کار میکند؟
برای درک سادهتر عملکرد این سیستم، میتوان روند آن را در چند مرحله توضیح داد:
- تولید حرارت در باتری: هنگام رانندگی یا شارژ سریع، سلولهای باتری گرم میشوند.
- انتقال حرارت به مایع: مایع غیر رسانا که در اطراف سلولها جریان دارد، گرما را از سطح آنها جذب میکند.
- خنک شدن مایع: مایع گرمشده وارد مبدل حرارتی میشود تا دمای آن کاهش پیدا کند.
- بازگشت مایع به سیستم: مایع خنکشده دوباره به پک باتری بازمیگردد و چرخه ادامه پیدا میکند.
در این فرآیند، کنترل دما بهصورت پیوسته انجام میشود. جریان مایع طوری طراحی میشود که حتی کوچکترین تغییر دمایی درون پک باتری به سرعت متعادل گردد. به همین دلیل، خودرو در شرایط گوناگون مانند هوای گرم، ترافیک سنگین یا رانندگی طولانی، عملکرد پایدار خود را حفظ میکند.
مزایای Immersion Cooling برای خودروهای برقی
این فناوری چند مزیت مهم برای سیستمهای باتری به همراه دارد:
- ایمنی بیشتر: در صورت بروز افزایش دما، مایع دیالکتریک مانع از گسترش حرارت به سایر سلولها میشود و احتمال آتشسوزی یا انفجار حرارتی کاهش مییابد.
- افزایش عمر باتری: دمای یکنواختتر باعث میشود سلولها تحت فشار حرارتی کمتری قرار بگیرند و در نتیجه دوام آنها بیشتر شود.
- امکان شارژ سریعتر: با دفع مؤثرتر گرما، میتوان جریان شارژ بالاتری را بدون نگرانی از گرم شدن بیش از حد باتری به کار برد.
- عملکرد بهتر در شرایط سخت: خودروهایی که از این سیستم استفاده میکنند در هوای بسیار گرم یا هنگام رانندگیهای پرفشار نیز کارایی خود را حفظ میکنند.
علاوه بر این موارد، استفاده از مایع خنککننده باعث کاهش نیاز به قطعات فلزی انتقال حرارت میشود و طراحی پک باتری را انعطافپذیرتر میسازد.
بیشتر بخوانید: ۱۰تا از سریعترین خودروهای برقی 2025
چالشها و محدودیتهای این فناوری
با وجود مزایای فراوان، اجرای Immersion Cooling هنوز با چالشهایی همراه است:
- هزینهی بالای طراحی اولیه و قیمت زیاد مایع دیالکتریک باعث میشود این فناوری برای تولید انبوه گرانتر باشد.
- سیستم خنکسازی نیاز به آببندی بسیار دقیق دارد تا هیچ نشتی در محفظه باتری ایجاد نشود.
- تعمیر، نگهداری و بازیافت مایع پس از مدتی استفاده پیچیدهتر از روشهای مرسوم است.
- بیشتر خودروسازان هنوز در مرحلهی آزمایش و تحقیق هستند و این فناوری به طور گسترده در بازار به کار نرفته است.
با پیشرفت مهندسی مواد و افزایش مقیاس تولید، انتظار میرود بخشی از این چالشها در آینده برطرف شود.
چه شرکتهایی از این فناوری استفاده میکنند؟
چند شرکت بزرگ خودروسازی در حال بررسی یا اجرای این روش در محصولات خود هستند:
- Tesla در پروژههای تحقیقاتی جدید به بررسی کارایی خنکسازی غوطهوری در پکهای باتری نسل بعد پرداخته است.
- NIO و Geely در چین نیز آزمایشهایی برای استفاده از این فناوری در خودروهای پرقدرت و مدلهای شارژ سریع انجام دادهاند.
- BMW در اروپا نمونههای آزمایشی از پکهای باتری با خنکسازی غوطهوری را توسعه داده است.
علاقه خودروسازان به این فناوری نشان میدهد که بازار جهانی خودروهای برقی در حال حرکت به سمت سیستمهای حرارتی پیشرفتهتر است. کشورهای آسیایی و اروپایی نیز سرمایهگذاری زیادی در توسعه مایعات دیالکتریک و تجهیزات مرتبط انجام دادهاند.
جمعبندی
فناوری Immersion Cooling در خودروهای برقی گامی مهم در مسیر بهبود کارایی و ایمنی باتریها است. این روش با خنکسازی مستقیم سلولها در مایع دیالکتریک، انتقال حرارت را سریعتر و یکنواختتر انجام میدهد. نتیجه آن، افزایش عمر باتری، کاهش خطرات حرارتی و عملکرد پایدارتر در شرایط مختلف است. هرچند هزینه اولیه و پیچیدگی فنی هنوز چالشبرانگیز است، روند توسعه صنعتی نشان میدهد این فناوری بهزودی جایگاه مهمی در طراحی خودروهای برقی پیدا میکند و نقش تعیینکنندهای در آینده سیستمهای مدیریت حرارتی ایفا خواهد کرد.
