เจาะลึกระบบจัดการความร้อนแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ทำไมถึงสำคัญต่อสุขภาพแบตเตอรี่

ระบบจัดการความร้อนและระบบระบายความร้อนในแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าถือเป็นหัวใจสำคัญในการรักษาสุขภาพของชุดแบตเตอรี่ เนื่องจากความร้อนและการชาร์จเร็วส่งผลโดยตรงต่ออัตราการเสื่อมสภาพของเซลล์แบตเตอรี่ในระยะยาว รถยนต์ไฟฟ้าในยุคปัจจุบันจึงต้องพึ่งพาเทคโนโลยีระบายความร้อนที่หลากหลายเพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

ความร้อนและผลกระทบต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่

บริษัทจัดการกองรถ Geotab ได้ติดตามรถยนต์ไฟฟ้ามากกว่า 22,700 คัน และพบว่าโดยเฉลี่ยแล้วแบตเตอรี่จะสูญเสียสุขภาพไป 2.3 เปอร์เซ็นต์ต่อปี โดยรถยนต์ที่อยู่ในสภาพอากาศร้อนจะมีอัตราการเสื่อมสภาพมากกว่ารถในเขตภูมิอากาศแบบอบอุ่นประมาณ 0.4 เปอร์เซ็นต์ต่อปี นอกจากนี้ รถที่ใช้งานเครื่องชาร์จเร็วมากกว่า 100 kW เป็นประจำ จะสูญเสียสุขภาพแบตเตอรี่ 3 เปอร์เซ็นต์ต่อปี เทียบกับ 1.5 เปอร์เซ็นต์สำหรับรถที่ไม่ค่อยใช้งานชาร์จเร็ว ขณะที่การศึกษาจาก Energies ในปี 2021 ระบุว่าความแตกต่างของอุณหภูมิมากกว่า 5องศาเซลเซียสทั่วทั้งเซลล์ สามารถเร่งการเสื่อมสภาพให้เร็วขึ้นถึง 25 เปอร์เซ็นต์

ประเภทของระบบระบายความร้อนในรถยนต์ไฟฟ้า

เทคโนโลยีการระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ยุคเริ่มต้น:

สินค้าแนะนำ

คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ไอที

เลือกดูคอมพิวเตอร์ โน้ตบุ๊ก และอุปกรณ์ไอทีที่เกี่ยวข้องบน Shopee

ดูสินค้าบน Shopee

ลิงก์นี้เป็นลิงก์ Affiliate เว็บไซต์อาจได้รับค่าคอมมิชชันจากการสั่งซื้อ โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับผู้ซื้อ

• ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ: Nissan Leaf รุ่นปี 2010 เคยใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบ passive สำหรับชุดแบตเตอรี่ 24 kWh ก่อนที่ในรุ่นปี 2025 เจเนอเรชันที่สามจะเปลี่ยนมาใช้แบตเตอรี่ขนาด 75 kWh แบบระบายความร้อนด้วยของเหลว
• ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว: ปัจจุบันรถยนต์ส่วนใหญ่ใช้วิธีสูบน้ำยาหล่อเย็นผ่านท่อหรือแผ่นโลหะที่แนบกับแบตเตอรี่เพื่อดึงความร้อนออกไป โดยข้อมูลจาก Energies ระบุว่าของเหลวใช้พลังงานน้อยกว่าอากาศถึงสองถึงสามเท่าในการรักษาระดับอุณหภูมิของชุดแบตเตอรี่
• ระบบสารทำความเย็นและแช่ในน้ำมัน: BMW i3 เลือกใช้การเดินสารทำความเย็นจากระบบปรับอากาศตรงเข้าสู่แบตเตอรี่ ขณะที่ McLaren Speedtail ใช้การนำเซลล์ทั้งหมดไปแช่ในน้ำมันที่เป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งช่วยเคลื่อนย้ายความร้อนได้ดีกว่าแผ่นความเย็นถึงสามเท่าตามผลจำลอง

สิ่งผู้ใช้ควรทราบเมื่อใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในสภาพอากาศหนาว

ในสภาพอากาศที่หนาวจัด ความต้านทานภายในแบตเตอรี่จะเพิ่มสูงขึ้น การชาร์จเร็วในขณะที่แบตเตอรี่ยังเย็นอยู่อาจทำให้เกิดลิเทียมเพลตติ้ง (Lithium plating) ซึ่งเป็นการสะสมของลิเทียมที่เป็นโลหะบนขั้วเซลล์ Recurrent ทำการศึกษาจากรถยนต์ไฟฟ้าในสหรัฐฯ มากกว่า 30,000 คัน พบว่าแบตเตอรี่สามารถรักษาพลังงานไว้ได้เฉลี่ย 78 เปอร์เซ็นต์ของระยะทางในอุดมคติเมื่ออยู่ในอุณหภูมิเยือกแข็ง และลดลงเหลือราว 70 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิ -7 องศาเซลเซียส โดยการทำความร้อนให้ห้องโดยสารคิดเป็นสัดส่วนประมาณสองในสามของพลังงานส่วนเกินที่รถยนต์ไฟฟ้าใช้งานในสภาพอากาศหนาว

แนวทางการเตรียมความพร้อมและการจัดการความร้อนของค่ายรถยนต์

ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายได้พัฒนาระบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้ผู้ใช้สามารถเตรียมความพร้อมก่อนชาร์จ เช่น Tesla ที่ระบุในคู่มือให้ผู้ขับขี่ตั้งค่าสถานีชาร์จเร็วในระบบนำทางล่วงหน้า 30 ถึง 45 นาที เพื่อให้รถเตรียมความพร้อมแบตเตอรี่ ขณะที่ Porsche เตือนว่าหากไม่ทำเช่นนั้น กำลังในการชาร์จของรถอาจลดลง นอกจากนี้ Tesla Model Y ยังใช้ระบบวาล์วที่เรียกว่า Octovalve ในการเคลื่อนย้ายสารหล่อเย็นระหว่างมอเตอร์ แบตเตอรี่ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ส่วน General Motors ใช้ปั๊มความร้อน Ultium เพื่อเก็บความร้อนส่วนเกินจากแบตเตอรี่ ระบบอิเล็กทรอนิกส์ และผู้โดยสารมาใช้เพิ่มระยะทางในห้องโดยสารประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์

ในส่วนของมาตรการความปลอดภัย ประเทศจีนได้ออกกฎระเบียบใหม่กำหนดให้รถยนต์ไฟฟ้าต้องแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่จะไม่เกิดไฟไหม้หรือระเบิดเมื่อเกิดอาการความร้อนลุกลาม (Thermal runaway) ซึ่งข้อกำหนดดังกล่าวต้องอาศัยระบบระบายความร้อนและฉนวนของชุดแบตเตอรี่ในการป้องกันไม่ให้ความร้อนแพร่กระจายไปยังเซลล์อื่นๆ

แหล่งข้อมูล

เรียบเรียงจากข้อมูลของ Engadget: อ่านต้นฉบับ