عنصر تسخين البطارية

أنواع عناصر تسخين البطارية

عنصر تسخين البطارية هو جزء ميكانيكي يرفع درجة الحرارة لتحسين أداء البطارية. وهو أمر ضروري للبطاريات القابلة لإعادة الشحن من أيون الليثيوم لأنها تكافح للعمل في درجات الحرارة المتجمدة. يمكن أن يؤدي هذا الصعوبة إلى مقاومة أعلى للبطارية وسرعات أبطأ للسيارات الكهربائية. تُستخدم عناصر تسخين البطارية أيضًا لتسخين سائل في أنظمة المحرك.

هناك أنواع مختلفة من عناصر تسخين البطارية، بما في ذلك:

• عناصر تسخين من المطاط السيليكوني: تتمتع هذه العناصر بتصميم موثوق به ومرن. يمكن شدها وضغطها دون التأثير على قدرتها على التسخين. عناصر تسخين المطاط السيليكوني مناسبة لحزم البطاريات الكبيرة والتطبيقات الصناعية.
• كابلات التسخين ذاتية التنظيم: تقوم هذه الكابلات بتسخين البطارية بتنظيم كمية الحرارة التي تخرجها بناءً على التغيرات في درجة الحرارة. وهي فعالة من حيث استخدام الطاقة، ومتينة، وسهلة التركيب على أشكال البطارية الأسطوانية.
• كابلات التسخين المعزولة معدنيًا: تحتوي عناصر تسخين البطارية ذات هذا النوع من التصميم على غلاف معدني (عادةً نحاسي أو نحاس أصفر) ونواة مصنوعة من أكسيد المغنيسيوم المعزول. يمكن أن توفر درجات حرارة عالية في البيئات شديدة البرودة. تكون كابلات التسخين المعزولة معدنيًا مفيدة لأنظمة الشحن وأنظمة النسخ الاحتياطي للطوارئ ومقصورات البطاريات في المركبات الكهربائية.
• عناصر تسخين الرقائق: تميل عناصر تسخين البطارية إلى أن تكون مدمجة وخفيفة الوزن. وهي مصنوعة من مواد موصلة رقيقة قابلة للطباعة. توفر هذه العناصر توزيعًا موحدًا للحرارة وهي مناسبة لتطبيقات تسخين بطارية أيون الليثيوم.
• وسادة التسخين: يجب لف هذه الوسادات حول البطارية لرفع درجة حرارتها. وسادات التسخين سهلة التركيب، وقابلة للنقل، وممتازة للبطاريات الصغيرة.

وظيفة وميزات عنصر تسخين البطارية

وظائف عنصر تسخين البطارية

• تنظيم درجة الحرارة:

  الغرض الرئيسي هو الحفاظ على أو تحقيق ظروف درجة الحرارة المثلى للبطاريات. نظرًا لهيكلها المضغوط والمغلق، فإن حزم بطاريات السيارات الكهربائية عرضة لدرجات الحرارة القصوى. يساعد عنصر التسخين في منع خلايا البطارية من تجاوز درجة حرارة التشغيل الآمنة لتجنب أي فرار حراري أو تلف للبطارية.

• مراقبة درجة الحرارة

  تحتوي معظم أنظمة تسخين البطارية على مستشعرات لمراقبة درجة الحرارة. تكتشف أو تراقب هذه المستشعرات درجة حرارة خلايا البطارية الحالية. يوفر المستشعر بعد ذلك قراءة درجة حرارة ثابتة أو في الوقت الفعلي لنظام إدارة البطارية (BMS).

• التحكم في التسخين:

  يستخدم نظام إدارة البطارية (BMS) قراءات درجة الحرارة من المستشعر لاتخاذ قرارات مستنيرة. ثم، بناءً على قراءة درجة الحرارة، يتحكم نظام إدارة البطارية (BMS) في عنصر تسخين البطارية مباشرة. نتيجة لذلك، فإنه يضبط شدة التسخين لضمان بقاء البطارية ضمن النطاق المرغوب فيه لدرجة الحرارة. بعبارات أبسط، يقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بتنظيم تشغيل عنصر التسخين.

• التكييف المسبق:

  مع تنظيم درجة الحرارة والتحكم فيها، يمكن لعنصر التسخين تكييف البطارية مسبقًا. يعني التكييف المسبق تسخين البطارية قبل القيام بأي عمل. يمكن لعنصر تسخين البطارية تسخين البطارية قبل الشحن. لذلك، إذا كانت بطارية السيارة الكهربائية باردة، فسوف يقوم عنصر التسخين بتسخينها إلى درجة الحرارة المثلى. يساعد هذا في تحسين كفاءة نظام البطارية بشكل عام.

• كفاءة محسنة:

  عندما يقوم عنصر التسخين بتكييف البطارية مسبقًا، فإنه يحسن أو يعزز كفاءة البطارية. تتحسن كفاءة البطارية تحت ظروف درجة حرارة مثلى معينة. أيضًا، تتحسن كفاءة نظام الشحن، مما يؤدي إلى شحن أسرع للبطارية. عندما يتم تكييف البطارية، تزداد قوة الإخراج من البطارية إلى عجلات السيارة الكهربائية. يؤدي هذا إلى تسارع أفضل للسيارة.

• عمر أطول:

  يساعد عنصر التسخين في الحفاظ على درجة حرارة البطارية المثلى. هذا يمنع تقلبات درجة الحرارة المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور خلايا البطارية قبل الأوان. بمرور الوقت، يساعد عنصر التسخين في تحسين عمر البطارية.

ميزات عنصر تسخين البطارية

• المواد:

  يعتمد اختيار مادة عنصر تسخين البطارية على عوامل مختلفة، مثل طريقة التسخين ونوع البطارية وأداء التسخين المطلوب. يمكن استخدام مجموعة واسعة من المواد لعناصر تسخين البطارية، مثل المطاط السيليكوني والكابل المعزول معدنيًا والبوليمرات الموصلة. كل منها يتمتع بأداء رائع عندما يتعلق الأمر بمقاومة الظروف القاسية.

• البناء:

  يعتمد بناء عنصر تسخين البطارية ببساطة على أداء التسخين المطلوب ونوع البطارية. يمكن أن يكون العنصر على شكل أشرطة أو حصائر أو ملفات ملفوفة حول البطارية. يمكن أيضًا دمجها في غلاف البطارية.

• مستشعرات درجة الحرارة:

  تُزوَّد معظم عناصر تسخين البطارية بمستشعرات درجة حرارة. توفر المستشعرات قراءات دقيقة لدرجة حرارة البطارية في الوقت الفعلي. فهي تساعد في ضمان بقاء درجة الحرارة عند مستويات مثلى. مثل مقاومة درجة الحرارة (RTD) والثرمستور، فإن مستشعرات درجة الحرارة حساسة للغاية وتوفر قياسًا دقيقًا لدرجة الحرارة لبطاريات أيون الليثيوم.

• نظام إدارة البطارية (BMS):

  نظام إدارة البطارية (BMS) هو جزء مهم من نظام عنصر تسخين البطارية. إنه مسؤول عن مراقبة درجة حرارة البطارية باستمرار. فإنه ينظم ويُتحكم في عنصر التسخين للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة. يمكنه أيضًا منع البطارية من ارتفاع درجة حرارتها. بالإضافة إلى ذلك، يضمن نظام إدارة البطارية (BMS) سلامة نظام البطارية من خلال توفير الحماية من أعطال البطارية مثل الدوائر القصيرة والتيارات الزائدة.

• انخفاض استهلاك الطاقة:

  اعتمادًا على التسخين المطلوب للبطارية، يعمل عنصر التسخين بمستويات طاقة منخفضة إلى متوسطة. يضمن هذا تسخينًا فعالًا دون زيادة استهلاك طاقة البطارية بشكل كبير.

تطبيقات عنصر تسخين البطارية

تشمل وظائف سخان البطارية تحسين الأداء في الطقس البارد، ومنع الفرار الحراري في المناطق الساخنة، والشحن المتسق. تلخص التطبيقات التالية مكان تطبيق عنصر تسخين البطارية:

• السيارات الكهربائية والهجينة القابلة للشحن: تُستخدم عناصر تسخين البطارية بشكل أساسي في السيارات الكهربائية والهجينة القابلة للشحن للحفاظ على حزمة البطارية عند درجة حرارة تشغيل مستقرة أثناء الشحن وتكييف السيارة بالكامل وفي الطقس البارد.
• مرافق تخزين البطاريات: في أنظمة تخزين بطاريات المرافق واسعة النطاق، تُستخدم سخانات البطارية للحفاظ على البطاريات عند درجات حرارة متساوية للحصول على إخراج طاقة متسق ولتمديد عمرها.
• أنظمة النسخ الاحتياطي للطاقة المتجددة: تحتاج المنازل أو الشركات التي تستخدم أنظمة الطاقة المتجددة القائمة على البطاريات إلى سخانات البطارية للحفاظ على أداء البطارية عندما تنخفض درجة الحرارة بشكل كبير.
• السفن البحرية: تحتاج القوارب أو السفن التي تستخدم بطاريات بحرية إلى سخانات البطارية لضمان عمل البطاريات بشكل جيد، خاصة عند العمل في المياه الباردة أو خلال فترات طويلة من الخمول عندما يكون خطر التجمد أعلى.
• المعدات الثقيلة أو خارج الطرق: قد تحتاج المركبات مثل الشاحنات الشوكية أو آلات البناء أو المعدات الأخرى التي تستخدم بطاريات كبيرة إلى سخانات البطارية لتحقيق الأداء الأمثل، خاصة إذا كانت تعمل في بيئات خارجية معرضة لدرجات حرارة منخفضة للغاية.
• مرائب بعيدة أو غير مدفأة: بالنسبة للمنازل التي توجد فيها بطاريات في مناطق غير مدفأة، يجب إضافة أنظمة تسخين البطارية إلى البطاريات للحفاظ على دفئها ومنع المشكلات التي تسببها درجات الحرارة الباردة.

كيفية اختيار عنصر تسخين البطارية

عند شراء عناصر تسخين البطارية بكميات كبيرة، من المهم مراعاة العوامل الأساسية التالية:

• التحكم في درجة الحرارة: تعتبر قدرة عنصر تسخين البطارية على الحفاظ على درجات حرارة ثابتة أمرًا مهمًا. لهذا السبب، يجب إعطاء الأولوية لسخانات طرف البطارية مع خيارات التحكم في درجة الحرارة مثل الترموستات أو مستشعرات درجة الحرارة. يرجع ذلك إلى أنها يمكن أن تتكيف تلقائيًا مع درجات الحرارة المتغيرة. في المقابل، فهي تساعد في الحفاظ على مستويات درجة الحرارة المثلى لأداء البطارية الجيد.
• العزل: تعد خصائص العزل الجيدة أمرًا مهمًا لعمل عنصر التسخين بكفاءة. لذلك، ضع في اعتبارك عناصر تسخين البطارية ذات مواد عزل جيدة. يرجع ذلك إلى أنها يمكن أن تقلل من فقدان الحرارة، وتحسين كفاءة الطاقة والحفاظ على مستويات التسخين المقصودة.
• سهولة التشغيل: يجب أن تكون عناصر تسخين البطارية سهلة الاستخدام والتشغيل. تعد ميزات مثل التركيب "اللعب والتوصيل" والواجهات سهلة الاستخدام مهمة لتشغيل عنصر التسخين. بالإضافة إلى ذلك، تعد عناصر التسخين التي تحتوي على تعليمات واضحة حول كيفية الإعداد والتشغيل مثالية للمستخدمين الذين قد لا يكونون على دراية بالتقنية.
• كفاءة الطاقة: عند اختيار عناصر تسخين البطارية، يجب إعطاء الأولوية للعناصر الموفرة للطاقة. فهي مصممة لتحويل الطاقة إلى حرارة مع الحد الأدنى من استهلاك الطاقة. ستساعد هذه العناصر في تقليل استخدام الطاقة على المدى الطويل.
• المتانة: عند اختيار عنصر تسخين البطارية، من المهم مراعاة مادة المنتج. تعتبر العناصر المصنوعة من مواد مقاومة للتآكل مثالية. أيضًا، تعتبر المواد ذات تحمل درجة حرارة عالية مناسبة لسخانات طرف البطارية لضمان متانة ممتازة.
• إخراج الطاقة المناسب: من الضروري اختيار عنصر تسخين بإخراج طاقة مناسب. يمكن لعنصر ذي إخراج طاقة عالٍ تسخين البطارية بسرعة، بينما سيستغرق عنصر ذو إخراج طاقة منخفض وقتًا أطول، لذلك يجب اختيارهما بناءً على التطبيق المقصود.
• ميزات السلامة: تعد العناصر ذات ميزات السلامة ذات أولوية قصوى. تشمل هذه الميزات الحماية من ارتفاع درجة الحرارة والتحكم في درجة الحرارة والإيقاف التلقائي. تساعد هذه الميزات في توفير عمليات آمنة ومنع المخاطر المحتملة.

أسئلة وأجوبة

س: ما هي فوائد سخان البطارية؟

ج: الميزة الرئيسية هي أنه يمكن أن يساعد في زيادة وقت التشغيل وسرعة الشحن لأدوات الطاقة اللاسلكية. بالإضافة إلى ذلك، تساعد عناصر التسخين في الحفاظ على شحن البطارية، خاصة في درجات الحرارة شديدة البرودة. يمكن أن يساعد أيضًا في زيادة عدد المرات التي يمكن للمستخدم فيها إعادة استخدام البطارية قبل الحاجة إلى استبدالها.

س: هل يمكن إضافة عناصر تسخين إلى أي حزمة بطارية؟

ج: يعتمد ذلك على نوع البطارية وإذا كان هناك طريقة لإضافة عنصر تسخين دون إتلافها. على وجه التحديد، يعتمد ذلك على نوع حزمة بطارية أداة الطاقة اللاسلكية. غالبًا ما يمنع مصنعو مجموعات الأدوات إضافة عناصر التسخين لأنها يمكن أن تتداخل مع نظام إدارة البطارية وميزات السلامة.

س: ما نوع عنصر التسخين الذي يعمل لتسخين البطارية؟

ج: هناك العديد من الخيارات المتاحة لتسخين حزم البطاريات. تشمل هذه الأسلاك المقاومة وسخانات المطاط السيليكوني وكابلات التسخين ذاتية التنظيم. لكل خيار مزاياه الخاصة به. الأسلاك المقاومة هي حل فعال من حيث التكلفة ويمكن تخصيصها بسهولة، بينما توفر سخانات المطاط السيليكوني المتانة. تقوم كابلات التسخين ذاتية التنظيم بضبط الإخراج تلقائيًا بناءً على درجة الحرارة المحيطة.

س: كيف يمكن إضافة عناصر تسخين إلى حزم البطاريات؟

ج: قم بتوصيل عنصر التسخين بالحائط أو أي مصدر طاقة آخر باستخدام خرج طاقة 120 فولت أو 240 فولت. سيسمح ذلك للعنصر بتسخين البطارية إلى درجة الحرارة المطلوبة.

س: هل تستخدم سخانات البطارية الكثير من الطاقة؟

ج: لا، تم تصميم السخانات لاستخدام طاقة ضئيلة للحفاظ على درجة حرارة البطارية.