پتنت بی وای دی برای خنک کاری غوطه وری باتری با سیال عایق

بی‌وای‌دی، بزرگ‌ترین خودروساز چین، پتنتی برای یک محفظه باتری ثبت کرده است که در آن ماژول‌های سلولی به‌طور مستقیم در یک سیال عایق الکتریکی غوطه‌ور می‌شوند، در حالی که تجهیزات الکتریکی در یک بخش خشک جداگانه قرار می‌گیرند. این پرونده، یک محفظه دو بخشی را توصیف می‌کند و بر چالش مهندسی عبور دادن اتصالات الکتریکی از مرز میان محفظه پایینی مرطوب و محفظه بالایی خشک تمرکز دارد.

طراحی، رویکرد خنک‌کاری و مصالحه‌های مهندسی

بیشتر پک‌های باتری امروزی از خنک‌کاری مایع غیرمستقیم استفاده می‌کنند. در این روش، سیال خنک‌کننده از میان صفحات سرد آلومینیومی که کنار ماژول‌های باتری قرار گرفته‌اند عبور می‌کند، بنابراین گرما باید از بدنه سلول و مواد رابط عبور کند تا به سیال خنک‌کننده برسد. خنک‌کاری غوطه‌وری این مسیر را تغییر می‌دهد، زیرا ماژول‌ها را مستقیما داخل یک سیال دی‌الکتریک قرار می‌دهد؛ مایعی عایق الکتریکی که گرما را از سطوح خیس‌شده ماژول‌ها به‌طور مستقیم به سیال پیرامون منتقل می‌کند. این کار مسیر حرارتی را کوتاه‌تر می‌کند، اما معماری پک باتری را پیچیده‌تر می‌سازد، چون سیال باید کاملا مهار شود و قطعات الکتریکی که برای کار در مایع طراحی نشده‌اند باید ایزوله باقی بمانند.

پتنت بی‌وای‌دی این رویکرد غوطه‌وری را با برخی معماری‌های تولیدی این شرکت و صنعت مقایسه می‌کند. سامانه ام‌سی کیوب بی‌وای‌دی سلول‌های تیغه‌ای را در یک چیدمان سلول به سامانه یکپارچه می‌کند، در حالی که ام‌سی کیوب تی گونه‌ای است که به‌طور مشخص از خنک‌کاری مایع بهره می‌برد. محصولات ذخیره‌سازی انرژی انر وان و انر سی شرکت سی‌ای‌تی‌ال از خنک‌کاری مایع با صفحات سرد در بیرون ماژول‌ها استفاده می‌کنند و باتری خودروی سواری چیلین سی‌ای‌تی‌ال نیز صفحه خنک‌کاری مایع را به‌عنوان یک لایه میانی چندمنظوره میان سلول‌های مجاور قرار می‌دهد. در این طراحی‌ها، سیال خنک‌کننده در کانال‌ها یا لایه‌های مشخصی نگه داشته می‌شود که ماژول‌ها را به‌طور کامل احاطه نمی‌کنند، اما اختراع بی‌وای‌دی ماژول‌ها را در خود محفظه پایینی پر از مایع قرار می‌دهد و الکترونیک قدرت را در محفظه خشک بالایی و ایزوله جای می‌دهد.

سند پتنت سی‌ان ۱۲۲۸۶۸۸۳۲ ای این محفظه را به دو بخش متمایز تقسیم می‌کند: یک محفظه خشک بالایی برای تجهیزات الکتریکی و یک محفظه مایع پایینی که ماژول‌های سلولی غوطه‌ور در سیال دی‌الکتریک را در خود جای می‌دهد. در این طراحی، به‌جای عبور دادن سیم‌ها و خطوط سیگنال از کف یا دیواره‌های جانبی محفظه مرطوب، اتصالات الکتریکی از ناحیه بالایی محفظه مایع به سمت بالا هدایت می‌شوند تا از بالای حجم اصلی سیال وارد بخش خشک شوند. در پرونده توضیح داده شده است که این محل قرارگیری اهمیت دارد، زیرا فشار هیدرواستاتیک با افزایش عمق غوطه‌وری بیشتر می‌شود؛ در نتیجه آب‌بندی‌هایی که در بخش‌های بالاتر محفظه قرار دارند، نسبت به آب‌بندی‌های عمیق‌تر، فشار هیدرواستاتیک کمتری را تحمل می‌کنند.

با هدایت رابط‌های اتصال به ناحیه‌ای بالاتر و خشک‌تر، این طراحی تلاش می‌کند تجهیزات الکتریکی را از نظر فیزیکی بیرون از مایع نگه دارد و هم‌زمان ارتباط مستقیم الکتریکی با ماژول‌های غوطه‌ور را حفظ کند. به بیان دیگر، این پتنت فقط بر ویژگی‌های دی‌الکتریک و خنک‌کنندگی سیال تکیه ندارد، بلکه از چیدمان فیزیکی پک باتری نیز برای حفظ رابط‌های الکتریکی مقاوم در برابر مایع استفاده می‌کند.

این سند به‌طور مشخص محفظه‌های باتری و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی را پوشش می‌دهد و کاربرد ویژه‌ای برای خودروهای سواری معرفی نمی‌کند. در این پرونده، سیال‌های دی‌الکتریک از جمله فرمولاسیون‌های مبتنی بر هیدروکربن یا استر ذکر شده‌اند و از سیال‌های خنک‌کننده متداولی که در سامانه‌های غیرمستقیم صفحه سرد استفاده می‌شوند، متمایز شده‌اند.