Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallinta
1. Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallinnan nykytila
Tällä hetkellä uusien energiaajoneuvojen suosion myötä akkujen lämmönhallinnasta on tullut tärkeä kysymys tällä alalla. Tehoakun lämmönhallinnan tavoitteena on varmistaa akun turvallisuus, vakaus ja suorituskyky, valvoa lämpötilaa akun lataus- ja purkujakson aikana sekä ylläpitää akun toimintatilaa äärimmäisissä ympäristöissä. Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallintaan liittyy pääasiassa teknologioita, kuten aktiivisia jäähdytys- ja lämmitysjärjestelmiä, lämmönkäyttöjärjestelmiä, akkujen lämmönhallintajärjestelmiä sekä lämpötilan valvonta- ja ohjausjärjestelmiä. Perinteiset tehoakun lämmönhallintajärjestelmät käyttävät yleensä nestejäähdytystä tai ilmajäähdytystä lämmön haihduttamiseen lämpöä johtavien väliaineiden kautta akun lämpötilan säätelemiseksi. Jatkuvan teknologian innovaation myötä uusia lämmönhallintatekniikoita on kuitenkin otettu asteittain käyttöön, kuten faasinmuutosmateriaalien käyttö, lämpöä johtavien väliaineiden parantaminen ja rakenteen optimointi, parantamaan lämmönpoistotehokkuutta ja vähentämään tehon lämpötilan nousua. paristot. Samaan aikaan on myös nopeasti kehitetty älykkäitä lämpötilanvalvonta- ja ohjausjärjestelmiä, jotka voivat seurata akun lämpötilaa reaaliajassa ja pitää akun optimaalisella käyttölämpötila-alueella ohjaamalla lämmönpoistojärjestelmää tai lämmitysjärjestelmää. Lisäksi paljon huomiota on herättänyt myös lämmönkäyttöjärjestelmien kehittäminen, jonka tavoitteena on hyödyntää tehokkaasti akun tuottamaa hukkalämpöä ja parantaa koko ajoneuvon energiankäyttötehokkuutta. Vaikka uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallintatekniikka on edistynyt merkittävästi, sillä on edelleen haasteita. Siksi on tarpeen suorittaa perusteellista tutkimusta uusien energiaajoneuvojen akkujen lämmönhallinnasta useista näkökohdista, kuten materiaaleista, rakenteesta ja ohjauksesta, jotta voidaan vastata paremmin uusien energiaajoneuvojen kehitystarpeisiin.
2. Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallinnassa on ongelmia
Vaikka uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallinnassa on saavutettu tiettyä kehitystä, on myös joitain kiireellisiä ratkaistavia ongelmia, kuten yksittäisten kennojen epätäydellinen lämmönhallintasuunnittelu, akkujärjestelmän lämmönpoistorakenne on optimoitava ja lämmönhallintajärjestelmän ohjausstrategialla on alhainen älykkyysaste. Tässä suhteessa on tarpeen optimoida akun lämpösuunnittelu, järjestelmän lämmönpoistorakenne ja ohjausstrategia tehokkaamman lämmönhallinnan saavuttamiseksi ja akun toiminnan optimaalisella lämpötila-alueella.
2.1 Yksittäisten kennojen epätäydellinen lämmönhallintasuunnittelu
Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallintajärjestelmän suunnittelu on ratkaisevan tärkeää, mutta ongelmia on edelleen, erityisesti yksittäisten kennojen lämmönhallinnassa.
Ensinnäkin yksittäisten kennojen lämmönhallintasuunnittelussa on ongelmana riittämätön lämpötilan tasaisuus. Koska akku koostuu useista yksittäisistä kennoista, nämä yksittäiset kennot tuottavat lämpöä lataus- ja purkuprosessin aikana. Jos lämpöä ei voida hajottaa ajoissa ja tasaisesti, se saa akun paikallisen lämpötilan nousemaan ja muodostaa kuumia pisteitä. Tämä hot spot -ilmiö ei vaikuta vain akun tehokkuuteen, vaan voi myös nopeuttaa akun vanhenemista ja jopa aiheuttaa turvallisuusriskejä. Samalla akun sisäisen rakenteen monimutkaisuus ja yksittäisten kennojen välisen raon muutos tekevät lämmön jakautumisesta epätasaista. Nykyisen lämmönhallintasuunnitelman on vaikea ratkaista tätä ongelmaa kokonaan, etenkin suuressa kuormituksessa tai äärimmäisessä ympäristössä.
Toiseksi yksittäisten kennojen lämpövasteen nopeuden ja lämpökapasiteetin yhteensopivuusongelma on myös suuri haaste lämmönhallinnan suunnittelussa. Ihanteellisen lämmönhallintajärjestelmän uusien energiaajoneuvojen tehoakkuille pitäisi pystyä reagoimaan nopeasti akun tuottaman lämmön muutoksiin ja sillä tulisi olla riittävä lämpökapasiteetti absorboimaan tai vapauttamaan lämpöenergiaa akun lämpötilan vakauden varmistamiseksi. Kuitenkin, kun tehoakku toimii ympäristössä, jossa on nopea lataus ja purkautuminen, nopea purkautuminen tai suuret lämpötilanvaihtelut, lämmönhallintajärjestelmää on usein vaikea reagoida nopeasti ja hallita tehokkaasti. Varsinkin kun akun suunnittelussa pyritään korkeaan energiatiheyteen, lämmönhallintajärjestelmän lämpövasteen suorituskyky ja lämpökapasiteetin konfiguraatio ovat erityisen tärkeitä, mutta olemassa olevien mallien on vaikea löytää täydellinen tasapaino kevyen ja korkean hyötysuhteen välillä. Tämä voi vaikuttaa akun käyttöikään ja turvallisuuteen.
2.2 Akkujärjestelmän lämmönpoistorakenne on optimoitava
Uusien energiaajoneuvojen tehoakkujen lämmönhallinnassa on ongelma, että akkujärjestelmän lämmönpoistorakenne on optimoitava. Tällä hetkellä tehoakkujärjestelmän lämmönpoistorakenteella on haasteita käsitellä korkeita lämpötiloja ja nopeaa lataamista ja purkamista. Se vaurioituu helposti korkeissa lämpötiloissa, ja liiallinen lämpötila nopeuttaa akun ikääntymistä ja heikentää sen suorituskykyä. Samaan aikaan nopea lataus ja purkaminen synnyttävät paljon lämpöä, ja perinteiset lämmönpoistojärjestelmät eivät useinkaan pysty tehokkaasti haihduttamaan lämpöä tässä tapauksessa, mikä johtaa akun liian nopeaan lämpötilan nousuun. Lisäksi akkujärjestelmän lämmönpoistorakenne on riittämätön suurikapasiteettisten akkujen lämmönpoistovaikutuksen ja lämmönpoiston tasaisuuden kannalta. Uusien energiaajoneuvojen kehityksen myötä akun kapasiteetti jatkaa kasvuaan, ja suurikapasiteettisten akkujen lämmönpoisto-ongelma on tullut yhä näkyvämmäksi. Perinteinen lämmönpoistorakenne ei useinkaan pysty peittämään koko akkua kokonaan, mikä johtaa liian korkeisiin lämpötiloihin joillakin alueilla ja liian alhaisiin lämpötiloihin toisilla alueilla, mikä johtaa epätasaiseen lämmönpoistoon. Tämä epätasainen lämmön haihtuminen saa aikaan akun sisällä olevien yksittäisten kennojen lämpötilaeron liian suureksi, mikä vaikuttaa akun lataus- ja purkaussuorituskykyyn ja käyttöikään.
2.3 Lämmönhallintajärjestelmän ohjausstrategian alhainen älykkyys
Ensinnäkin ohjausstrategialla on tiettyjä rajoituksia. Tällä hetkellä uusien energiaajoneuvojen tehoakun lämmönhallintajärjestelmä käyttää pääasiassa perinteistä lämpötilakynnyksen hallintastrategiaa, eli laukaisee lämmönpoisto- tai jäähdytystoimenpiteitä asettamalla staattiset ylä- ja alalämpötilarajat. Tämä staattinen ohjausstrategia ei kuitenkaan voi täysin mukautua akun lämmönhallintavaatimuksiin erilaisissa työ- ja ympäristöolosuhteissa. Esimerkiksi korkean lämpötilan ympäristössä perinteinen lämpötilakynnyksen säätöstrategia voi olla liian konservatiivinen, mikä johtaa toistuviin lämmönpoistotoimenpiteiden käynnistämiseen, mikä vaikuttaa akun energiankäyttötehokkuuteen. Alhaisessa lämpötilassa perinteinen ohjausstrategia ei ehkä pysty käynnistämään lämmitystoimenpiteitä ajoissa, mikä vaikuttaa akun suorituskykyyn ja käyttöikään.
Toiseksi tietojenkäsittelyn ja päätöksenteon älykkyysaste on rajallinen. Vaikka jotkin tehoakkujen lämmönhallintajärjestelmät käyttävät antureita ja ohjausyksiköitä tiedon seurantaan ja säätöön, tietojenkäsittelyssä ja päätöksenteossa on edelleen rajoituksia. Esimerkiksi lämmönhallintajärjestelmissä akun monimutkaisten lämpöominaisuuksien ja ympäristöolosuhteiden, kuten akun sisäisen lämpötilan jakautumisen, latausnopeuden, ympäristön lämpötilan jne., olemassa olevien järjestelmien tietojenkäsittelyominaisuudet ovat rajalliset, eikä niitä voida täysin louhia. ja hyödyntää näitä tietoja lämmönhallintastrategioiden optimointiin. Lisäksi olemassa olevien lämmönhallintajärjestelmien päätöksentekomahdollisuudet ovat suhteellisen rajalliset, eikä niitä voida optimoida kattavasti useiden parametrien ja olosuhteiden perusteella, mikä johtaa säätöstrategioiden rajalliseen tarkkuuteen ja sopeutumiskykyyn.
