بزرگ‌ترین خودروساز چین، بی‌وای‌دی، اختراعی را برای یک محفظه باتری به ثبت رسانده است که در آن ماژول‌های سلولی مستقیماً در مایع عایق الکتریکی غوطه‌ور می‌شوند، در حالی که تجهیزات الکتریکی در محفظه‌ای خشک و جداگانه قرار می‌گیرند. این پرونده، محفظه‌ای دو‌بخشی را تشریح می‌کند و بر چالش مهندسی عبور اتصالات الکتریکی از مرز میان محفظه پایینیِ مملو از مایع و محفظه بالاییِ خشک تمرکز دارد.
طراحی، روش خنک‌کاری و مصالحه‌های مهندسی
بیشتر پک‌های باتری امروزی از خنک‌کاری مایع غیرمستقیم استفاده می‌کنند. در این روش، خنک‌کننده از میان صفحات سرد آلومینیومیِ قرارگرفته در کنار ماژول‌های باتری عبور می‌کند؛ بنابراین گرما باید ابتدا از بدنه سلول و مواد واسط عبور کند تا به خنک‌کننده برسد. خنک‌کاری غوطه‌وری این مسیر را کوتاه می‌کند و ماژول‌ها را مستقیماً در سیال دی‌الکتریک، یعنی مایعی عایق الکتریکی، قرار می‌دهد تا گرما از سطوح ماژول‌ها مستقیماً به سیال اطراف منتقل شود. این روش مسیر انتقال حرارت را کوتاه‌تر می‌کند، اما معماری پک را پیچیده‌تر می‌سازد؛ زیرا سیال باید درون محفظه مهار شود و اجزای الکتریکیِ طراحی‌نشده برای کار در مایع، ایزوله بمانند.
ثبت اختراع بی‌وای‌دی این روش غوطه‌وری را با برخی معماری‌های فعلی این شرکت و صنعت مقایسه می‌کند. سیستم ام‌سی کیوب بی‌وای‌دی، سلول‌های تیغه‌ای را در آرایش یکپارچه سلول‌به‌سیستم به کار می‌گیرد، در حالی که نسخه ام‌سی کیوب-تی به‌طور مشخص از خنک‌کاری مایع استفاده می‌کند. محصولات ذخیره‌سازی انرژی انر‌وان و انرسیِ سی‌ای‌تی‌ال از خنک‌کاری مایع با صفحات سرد خارج از ماژول‌ها بهره می‌برند و باتری کی‌لین این شرکت برای خودروهای سواری، یک صفحه خنک‌کننده مایع را به‌عنوان لایه‌ای میانی و چندمنظوره میان سلول‌های مجاور قرار می‌دهد. در این طراحی‌ها، خنک‌کننده در کانال‌ها یا لایه‌های مشخصی جریان دارد و ماژول‌ها را به‌طور کامل احاطه نمی‌کند؛ اما در اختراع بی‌وای‌دی، ماژول‌ها در خود محفظه پایینیِ پرشده از مایع قرار می‌گیرند و الکترونیک قدرت در محفظه بالاییِ خشک و جداگانه نگه داشته می‌شود.
سند ثبت اختراع شمارهٔ سی‌ان 122868832 آ، محفظه را به دو بخش مجزا تقسیم می‌کند: محفظه بالاییِ خشک برای تجهیزات الکتریکی و محفظه پایینیِ مملو از مایع که ماژول‌های سلولی در سیال دی‌الکتریک آن غوطه‌ور هستند. به‌جای عبور دادن کابل‌ها و خطوط سیگنال از کف یا دیواره‌های جانبی محفظه مرطوب، در این طراحی اتصالات الکتریکی به سمت بالا و از بخش بالایی محفظه مایع هدایت می‌شوند تا در بالای حجم اصلی سیال وارد قسمت خشک شوند. در پرونده توضیح داده شده است که این جانمایی اهمیت دارد، زیرا فشار هیدرواستاتیک با افزایش عمق غوطه‌وری بالا می‌رود؛ در نتیجه، درزگیرهای قرارگرفته در ارتفاع بالاتر محفظه نسبت به درزگیرهای واقع در عمق بیشتر، فشار هیدرواستاتیک کمتری را تحمل می‌کنند.
با هدایت رابط‌های کانکتور به ناحیه‌ای بالاتر و خشک‌تر، این طراحی تلاش می‌کند تجهیزات الکتریکی را به‌صورت فیزیکی خارج از مایع نگه دارد و در عین حال، اتصال الکتریکی مستقیم با ماژول‌های غوطه‌ور را حفظ کند. به بیان دیگر، این ثبت اختراع تنها بر ویژگی‌های دی‌الکتریک و خنک‌کنندگی سیال تکیه ندارد، بلکه از چیدمان فیزیکی پک نیز برای ایجاد رابط‌های الکتریکی مقاوم در برابر مایع بهره می‌گیرد.
این سند به‌طور مشخص محفظه‌های باتری و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی را پوشش می‌دهد، اما کاربرد معینی برای خودروهای سواری ذکر نمی‌کند. در این پرونده، سیالات دی‌الکتریک از جمله فرمولاسیون‌های مبتنی بر هیدروکربن یا استر فهرست شده‌اند و از خنک‌کننده‌های مایع متداول مورد استفاده در سامانه‌های غیرمستقیم مجهز به صفحه سرد متمایز می‌شوند.
گفتگو
نظر بگذارید
نظرات (3)
انگار بی‌وای‌دی داره یه قدم جلوتر از بقیه می‌ره، ولی این همه پیچیدگی برای باتری... مطمئن نیستم ارزشش رو داشته باشه
جالب شد، خنک‌کاری غوطه‌وری از نظر تئوری عالیه ولی تعمیر و نگهداریش می‌تونه دردسر بشه
این ایده واقعا جسورانه‌ست، ولی اگه آب‌بندی یه جا لنگ بزنه کل پک می‌ره هوا... کنجکاوم ببینم تو تست‌های واقعی چطور جواب می‌ده