Tehoakun toiminnot ja luokitus
Lämmönhallintajärjestelmät
1. Lämmönhallintajärjestelmän määritelmä
Lyhyesti sanottuna tehoakun lämmönhallintajärjestelmä ohjaa akkujärjestelmän lämpötilaa jäähdytyksen tai lämmityksen avulla. Akun lämpötilan säätö vaikuttaa merkittävästi akun suorituskykyyn. Kohtuullisella lämpötila-alueella toimivilla akuilla on pidempi käyttöikä ja parempi luotettavuus. Hyvin -suunniteltu tehoakun jäähdytysjärjestelmä voi poistaa tehokkaasti akun käytön aikana syntyvän ylimääräisen lämmön, pitää akun lämpötilan nousun kohtuullisella alueella, parantaa akun käyttöympäristöä ja siten parantaa akun käyttöikää ja luotettavuutta. Joissakin lämmönhallintajärjestelmissä on myös lämmitys, jotta akku pysyy kohtuullisessa käyttölämpötilassa myös erittäin alhaisessa lämpötilassa.
Kaksi tärkeää indikaattoria tehon akun lämmönhallinnasta:
① Säilytä lämpötilatasapaino akkujen sisällä ja välillä;
② Akun absoluuttisen lämpötilan hallinta kohtuullisella alueella.
Virta-akun lämmönhallintajärjestelmän päätoimintoja ovat:
① Akun lämpötilan tarkka mittaus ja seuranta;
② Tehokas lämmönpoisto ja jäähdytys, kun akkumoduulin lämpötila ylittää rajan;
③ Nopea lämmitys alhaisissa{0}}lämpötiloissa varmistaakseen, että akkujärjestelmä toimii normaalilla lämpötila-alueella;
④ Varmistetaan tasainen lämpötilan jakautuminen akun sisällä ja pienennetään yksittäisten kennojen välisiä lämpötilaeroja.
Akkujen lämmönhallintajärjestelmät käyttävät pääasiassa neljää jäähdytysmenetelmää: luonnollinen jäähdytys, pakotettu ilmajäähdytys, nestejäähdytys ja suorajäähdytys. Luonnollinen jäähdytys on passiivinen lämmönhallintamenetelmä, kun taas pakotettu ilmajäähdytys, nestejäähdytys ja tasavirtajäähdytys ovat aktiivisia menetelmiä. Suurin ero näiden kolmen välillä on lämmönvaihtoväliaine. Tällä hetkellä esittelemme vain yleisimmän menetelmän: nestejäähdytyksen.
Nestejäähdytystekniikka käyttää nesteen konvektiolämmönsiirtoa akun tuottaman lämmön poistamiseen, mikä alentaa akun lämpötilaa. Nestemäisillä aineilla on korkeat lämmönsiirtokertoimet, suuri lämpökapasiteetti ja nopeat jäähdytysnopeudet, mikä laskee merkittävästi maksimilämpötilaa ja parantaa akun lämpötilakentän tasaisuutta. Lisäksi itse lämmönhallintajärjestelmä on kooltaan suhteellisen pieni. Nestejäähdytysjärjestelmät tarjoavat joustavuutta suunnitteluun: yksittäisiä akkukennoja tai -moduuleja voidaan upottaa nesteeseen, jäähdytyskanavia voidaan luoda akkumoduulien väliin tai jäähdytyslevyjä voidaan käyttää akun pohjassa. Kun akku on suorassa kosketuksessa nesteeseen, nesteen on varmistettava eristys (kuten mineraaliöljy) oikosulkujen estämiseksi. Nestejäähdytysjärjestelmältä vaaditaan myös korkea ilmatiiviys. Lisäksi mekaaninen lujuus, tärinänkestävyys ja käyttöikä ovat myös tärkeitä näkökohtia.
