Yleiset akkujen lämmönhallintatekniikat
New Energy Vehiclesille
Uusien energiaajoneuvojen jäähdytysjärjestelmä koostuu pääsääntöisesti kolmesta osasta: akun jäähdytyskiertojärjestelmästä, moottorin elektronisesti ohjatusta jäähdytyskiertojärjestelmästä ja ilmastoinnin lämpimän ilman kiertojärjestelmästä. Erilaiset akun lämmönhallintamenetelmät sisältävät erilaisia osanumeroita, rakenteita ja asetteluja. Erityyppiset lämmönhallintajärjestelmät valitaan ajoneuvon kehityskustannusten, ajoneuvon painon ja tilantarpeen perusteella. Sen tärkeimmät tekniset reitit sisältävät seuraavat viisi tyyppiä.
1. Suorajäähdytystyyppi
Akun suorajäähdytysteknologiaksi kutsutussa suorajäähdytysjärjestelmässä on sisäänrakennettu jäähdytyshaihdutin akun sisällä ja se on yhdistetty ilmastointijärjestelmään putkistojen kautta. Kun akku on jäähdytettävä, kompressoria käytetään kompressorin avulla, joka lähettää puristetun kylmäaineen akun sisällä olevaan höyrystimeen ja ottaa sitten akun pois. Sisäinen lämpö saa aikaan viilentävän vaikutuksen. Järjestelmän etuna on kompakti rakenne, hyvä jäähdytysteho, pieni määrä osia (vain yksi tulo- ja yksi poistojäähdytysputki tarvitaan) ja kevyt paino. Tämän järjestelmän haittoja ovat kuitenkin, että se ei voi lämmittää akkua pakkasessa, jäähdytysprosessin aikana syntyvä lauhdevesi ei ole suojattu ja kylmäaineen lämpötilan tasaisuutta on vaikea hallita. Jäähdytysjärjestelmällä on lyhyt käyttöikä ja alhainen luotettavuus, ja kylmäainevuotoa esiintyy usein. Vuoto, riittämätön jäähdytyskapasiteetti ja muut viat. Tämä on uusin akun jäähdytystekniikka, jolla on suhteellisen lyhyt käyttöikä. Sitä on käytetty markkinoilla olevissa massatuotantomalleissa, kuten BYD ja Tesla. Se on tärkeä tekninen reitti tulevaisuudessa, kuten kuvasta 1 näkyy.
2. Jäähdyttimen vesijäähdytystyyppi
Patterin jäähdytyspiiri on itsenäinen piiri, joka koostuu jäähdyttimestä, elektronisesta vesipumpusta, lämmittimestä jne., jossa väliaineena on jäätymisenestoaine. Pakkasneste tulee ulos jäähdyttimestä, kulkee lämmittimen läpi, sitten akkuun ja lopulta palaa jäähdyttimeen. Tämä jakso jäähdyttää ja lämmittää akkua. Järjestelmän etuna on yksinkertainen rakenne, alhaiset kustannukset ja energiansäästö alhaisessa lämpötilassa ympäri vuoden. Tämän järjestelmän lämmönpoistohyötysuhde on kuitenkin alhainen ja veden lämpötila on korkea kesällä korkean lämpötilan ilmasto-ympäristöissä, eikä se voi täyttää käyttöolosuhteita korkean lämpötilan ympäristöissä, kuten kuvasta 2 näkyy.
3. Suorajäähdytysvesijäähdytystyyppi
Tämä järjestelmä yhdistää suoran jäähdytyksen ja vesijäähdytyksen ja yhdistää ilmastointijärjestelmän ja vesijäähdytysjärjestelmän akkujäähdyttimen Chillerin (kutsutaan myös lämmönvaihtimeksi) kautta. Tämä järjestelmä välttää kahden ensimmäisen jäähdytysmenetelmän puutteet ja on tällä hetkellä yksi yleisimmin käytetyistä akun lämmönhallintajärjestelmistä. Järjestelmässä on enemmän komponentteja kuin kaksi edellistä. Järjestelmä on monimutkaisempi ja vaatii suhteellisen paljon tilaa komponenttien järjestelyyn. Kompressorilla on käytön aikana raskas kuorma, joka kuluttaa paljon energiaa koko ajoneuvolle ja on huonosti taloudellinen. Lisäksi, kun osa ilmastointijärjestelmästä epäonnistuu, akun jäähdytystarpeita ei voida täyttää parhaalla mahdollisella tavalla, katso kuva 3.
4. Vesijäähdytteinen hybridityyppi
Tämä järjestelmä perustuu suorajäähdytysvesijäähdytysjärjestelmään ja siihen lisätään patterivesijäähdytysjärjestelmä. Nämä kaksi on järjestetty rinnakkaisiin piireihin. Ohjaamalla solenoidiventtiiliä käytetään erilaisia piirejä akun jäähdyttämiseen eri olosuhteissa. Alhaisissa lämpötiloissa vain jäähdyttimen vesijäähdytysjärjestelmä toimii. Kun ympäristössä on korkea lämpötila, vaihda suorajäähdytysvesijäähdytysjärjestelmään toimiakseen. Vaikeissa työoloissa molemmat järjestelmät voivat toimia samanaikaisesti, ja akku voi saavuttaa myös maksimaalisen jäähdytyskapasiteetin, joka voi periaatteessa kattaa kaikki käyttöympäristöt. Tämä jäähdytysjärjestelmä on erittäin monimutkainen, sen hinta on korkea, se vaatii paljon ajoneuvon sijoittelutilaa, sillä on monimutkaiset järjestelmän ohjausstrategiat ja se asettaa haasteen vakaudelle ja luotettavuudelle. Tätä järjestelmää käytetään myös useimmissa markkinoilla olevissa hybridi-PHEV-malleissa, ja siinä on kehittynyt tekniikka, kuten kuvasta 4 näkyy.
5. Ilmajäähdytystyyppi
Tämä järjestelmä ohjaa kylmän ilman suoraan matkustamon jäähdytyksestä akkuun kanavan kautta ja käyttää kylmää ilmaa akun ilmajäähdyttämiseen. Tämän järjestelmän etuja ovat yksinkertainen rakenne, säädettävä kylmän ilman lämpötila ja alhaiset järjestelmäkustannukset. Siinä on kuitenkin myös suoran jäähdytysjärjestelmän haittoja. Järjestelmässä ei ole lämmitystoimintoa, ja akun pinnalle syntyvä kondensoitunut vesi ei ole helppo kuivua, ja akun sisällä on korroosio- ja likaantumisvaara. Tämän tyyppistä lämmönhallintamenetelmää ei yleensä suositella, katso kuva 5.
