بزرگ‌ترین خودروساز چین از یک اختراع خیره‌کننده برای خنک‌سازی باتری پرده برداشت

BYD پتنت باتری‌ای را ثبت کرده که سلول‌ها را مستقیم در مایع دی‌الکتریک غوطه‌ور می‌کند و تجهیزات برقی را در محفظه‌ای خشک جدا نگه می‌دارد.

BYD اختراعی را ثبت کرده که کابین باتری‌ای با دو محفظه‌ی مجزا را توصیف می‌کند. در این طراحی، ماژول‌های سلول در محفظه‌ی پایینی و درون مایع دی‌الکتریک غوطه‌ور می‌شوند، در حالی که تجهیزات برقی در بخش بالایی و خشک قرار می‌گیرند. پرسش محوری این پتنت، چگونگی عبور اتصالات برقی از مرز میان محفظه‌ی خشک و محفظه‌ی پرشده با مایع است.

بسیاری از سیستم‌های باتری امروزی از خنک‌کاری مایع غیرمستقیم استفاده می‌کنند. در این روش، خنک‌کننده از طریق صفحات سرد آلومینیومی که در مجاورت ماژول‌های باتری قرار دارند جریان می‌یابد و گرما پیش از رسیدن به خنک‌کننده، از بدنه‌ی سلول و مواد واسط عبور می‌کند.

خنک‌کاری غوطه‌وری این چیدمان را تغییر می‌دهد و ماژول‌ها را مستقیم در سیال دی‌الکتریک غیررسانا قرار می‌دهد تا گرما از سطوح خیس‌شده‌ی ماژول‌ها به سیال اطراف منتقل شود.

این چیدمان مسیر حرارتی میان باتری و محیط خنک‌کننده را کوتاه‌تر اما مسئله‌ی محفظه را نیز پیچیده‌تر می‌کند. مایع باید مهار شود و قطعات برقی و نقاط اتصالی که برای کار در سیال طراحی نشده‌اند، باید از آن جدا بمانند. تمرکز اصلی پتنت BYD دقیقا بر همین مرز است.

برای درک بهتر تفاوت این رویکرد، مقایسه با معماری‌های تولیدی موجود BYD و CATL راهگشا است. سیستم ذخیره‌سازی انرژی MC Cube از BYD باتری‌های بلید را با معماری cell-to-system یکپارچه می‌کند، در حالی که MC Cube-T خنک‌کاری مایع را مشخصا به کار می‌گیرد.

سیستم‌های ذخیره‌سازی EnerOne و EnerC از CATL نیز از خنک‌کاری مایع با صفحات خنک‌کننده در بیرون ماژول‌های باتری استفاده می‌کنند. باتری خودروی سواری Qilin از CATL چیدمان بسته‌بندی متفاوتی دارد و صفحه‌ی خنک‌کننده‌ی مایع را در یک لایه‌ی میانی چندکاره میان سلول‌های مجاور جای می‌دهد.

در این سیستم‌ها، محیط خنک‌کننده در مسیری حرارتی مشخص نگه داشته می‌شود و ماژول‌های باتری را مستقیم احاطه نمی‌کند. اما اختراع جدید BYD چیدمان دیگری را توصیف می‌کند که در آن، ماژول‌های سلول خودِ محفظه‌ی پرشده با مایع را اشغال می‌کنند و تجهیزات برقی در محفظه‌ی خشک جداگانه‌ای مستقر می‌شوند. مسئله‌ی مهندسی حاصل، تنها انتقال گرما نیست؛ حفظ اتصال برقی در سراسری مقاوم در برابر مایع است.

سند CN 122868832 A کابین را به دو محفظه‌ی مجزا تقسیم می‌کند. محفظه‌ی نخست، یک بخش خشک بالایی است که اجزای تجهیزات برقی را در خود جای می‌دهد. محفظه‌ی دوم، یک بخش مایع پایینی است که ماژول‌های سلول غوطه‌ور در سیال دی‌الکتریک را در بر می‌گیرد.

اتصال میان دو محفظه از طریق بخش بالایی محفظه‌ی مایع هدایت می‌شود. طراحی به‌جای عبور سیم‌های برقی و سیگنال از کف یا دیواره‌های جانبی محفظه‌ی مرطوب، آن‌ها را به سمت بالا هدایت می‌کند تا پیش از ورود به محفظه‌ی خشک، از این مسیر عبور کنند. موقعیت مکانی اهمیت دارد، زیرا فشار هیدرواستاتیک با عمق مایع افزایش می‌یابد. بنابراین، یک سطح آب‌بندی که در ارتفاع بالاتر محفظه قرار دارد، فشار هیدرواستاتیک کمتری را نسبت به سطح مشابه در عمق بیشتر مایع تجربه می‌کند.

تجهیزات برقی بیرون از حجم مایع باقی می‌مانند و در همان حال، اتصال خود را با ماژول‌های باتری غوطه‌ور حفظ می‌کنند. به بیان دیگر، این ثبت اختراع تنها به خواص دی‌الکتریک و خنک‌کننده‌ی سیال برای جداسازی محیط‌های حرارتی و برقی باتری تکیه نمی‌کند، بلکه از چیدمان فیزیکی کابین نیز بهره می‌گیرد تا نقاط اتصال برقی را بالای حجم اصلی مایع نگه دارد.

این درخواست، محفظه‌های باتری و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی را پوشش می‌دهد و کاربرد خودروی سواری در آن مشخص نیست. سند مذکور سیال دی‌الکتریک، از جمله فرمولاسیون‌های بر پایه‌ی هیدروکربن یا استر را مشخص می‌کند، نه خنک‌کننده‌ی مایع استاندارد.