Lämmönhallintatekniikka tehokennoille
Sähköajoneuvojen (EV) nopeassa kehityksessä lämpökarkaamisen ongelma tulee yhä ilmeisemmäksi.
Akkupaketti on sähköajoneuvon (ev) tärkein energiavarastokomponentti, joka koostuu litiumioniakuista ja vaikuttaa suoraan sähköajoneuvon suorituskykyyn. Akun suorituskyvyn ja käyttöiän optimoimiseksi on tarpeen optimoida akun rakenne ja suunnitella akun lämmönhallintajärjestelmä (BTMS), joka voi mukautua korkeaan ja matalaan lämpötilaan.
Uuden energian ajoneuvojen akkujärjestelmän lämmönhallintatekniikka
Litiumioniakun jäähdytystekniikan ydin on lämmönvaihtoprosessi jäähdytysväliaineen kautta, joka siirtää lämpöä akun sisältä ulkoympäristöön, mikä vähentää akun sisäistä lämpötilaa. Jäähdytysväliaineen eron mukaan se voidaan jakaa ilmajäähdytykseen, nestejäähdytykseen, kiinteän faasin muutosmateriaalin jäähdytykseen ja lämpöputken jäähdytykseen.
1. Ilmajäähdytteinen jäähdytysjärjestelmä
Ilmajäähdytteinen jäähdytysjärjestelmä, joka tunnetaan myös ilmajäähdytteisenä jäähdytysjärjestelmänä. Tämä on yksinkertaisin tapa jäähdyttää virta-akkua antamalla ilman virrata akun pinnan läpi akun tuottaman lämmön poistamiseksi.
Tuuletustoimenpiteiden mukaan (puhaltimilla tai ilman jne.) ilmajäähdytteiset oheislaitteet voidaan jakaa luonnolliseen konvektioon ja pakotettuun ilmanvaihtoon.
Luonnollinen konvektio säteilee lämpöä
Järjestelmä, joka ei ole riippuvainen ulkoisesta pakkotuuletuksesta (esim. tuulettimet), vaan jäähdyttää ja säteilee lämpöä itse akun sisällä olevan nestevirtauksen kautta lämpötilan muutosten vuoksi.
Pakkotuuletus lämmönpoistoon
Luonnollisen konvektiolämmönpoiston perusteella lämmönpoistojärjestelmään lisätään vastaava pakkotuuletustekniikka.
Akkujen järjestelyn mukaan ilmajäähdytysjärjestelmä voidaan jakaa sarja- ja rinnakkaisjärjestelmään. Tämän menetelmän vaikutus on kuitenkin heikko, ja akun korkean lämpötilan tasaisuus on vaikeaa. Ilmajäähdytysjärjestelmällä on yksinkertainen rakenne ja alhaiset kustannukset, mutta sen lämmönpoistovaikutus ei ole ilmeinen, ja tehoakku ei voi toimia normaalilla lämpötila-alueella. Akun järjestelyä, ilmakanavaa, akun etäisyyttä ja tuulen nopeutta muuttamalla voidaan ilmajäähdytysjärjestelmä optimoida akun lämmönhallintajärjestelmän paremman jäähdytysvaikutuksen saavuttamiseksi.
2. Nestejäähdytteinen jäähdytysjärjestelmä
Järjestelmällä tarkoitetaan kylmäainetta, joka on suorassa tai epäsuorassa kosketuksessa tehoakun kanssa, konvektiivisen lämmönsiirtoperiaatteen käyttöä, akkuyksikössä syntyneen lämmön nestevirtauksen kiertämisen kautta pois, hyödyllisyysmalli liittyy lämmönpoistojärjestelmään, joka voi saavuttaa lämmönpoistovaikutuksen.
Kylmäaine (jäähdytysneste)
Sillä on korkea lämmönjohtavuus, hyvä lämmönpoisto, se voi olla veden, veden ja glykolin, mineraaliöljyn ja R134a:n seos jne., Sitä käytetään laajalti sähköajoneuvojen jäähdytysjärjestelmissä. Esimerkiksi Teslan akussa käytetään nestejäähdytettyä veden ja etyleeniglykolin seosta, kun taas BMW I-3 käyttää R134A:ta.
Se voidaan jakaa suorajäähdytykseen ja epäsuoraan jäähdytykseen sen mukaan, onko jäähdytysneste kosketuksissa akun kanssa. Nesteen lämmönsiirtokerroin on suurempi kuin ilman, ja lämmönpoistovaikutus on parempi, mutta rakenne on monimutkainen, tiivistyskunnon vaatimus on korkea ja suunnittelu- ja ylläpitokustannukset ovat suhteellisen korkeat.
Nestejäähdytystekniikassa rakennesuunnittelussa on pääasiassa juoksurakennesuunnittelu, jäähdytyslevyjärjestelyn muotosuunnittelu. Nestejäähdytteiset järjestelmät vaativat usein monimutkaisempia ja vaativampia rakennesuunnitelmia nestemäisen kylmäaineen vuotamisen estämiseksi ja akun kennomonomeerien tasaisuuden varmistamiseksi. Mutta sen monimutkainen rakenne tekee myös koko jäähdytyslevyjärjestelmästä erittäin tilaa vievän, mikä lisää koko ajoneuvon painoa ja tekee ylläpidosta ja kunnossapidosta suhteellisen vaikeaa, myös ylläpitokustannukset kasvavat vastaavasti.
3. Vaiheenvaihtomateriaalin jäähdytysjärjestelmä
Vaiheenmuutosmateriaalia (PCM) käytetään lämmönsiirtoaineena absorboimaan (tai vapauttamaan) akun lämpöä vaiheenmuutosreaktion aikana, jäähdytystekniikalla on hyvä lämpötilansäätövaikutus ja tasainen lämpötilakyky, mutta materiaali on kallista.
Vaiheenmuutosmateriaalit absorboivat (tai vapauttavat) paljon lämpöä siirtyessään nestetilan, kiinteän tilan ja höyrytilan välillä. Kun yksittäisen kennon lämpötila ylittää normaalin käyttölämpötila-alueen, lämpöä voidaan siirtää nopeasti, jolloin yksittäisten kennojen välinen lämpötila on periaatteessa sama.
Materiaalivirheiden muuttamiseksi faasimuutosmateriaaliin täytetään joitain metallimateriaaleja, kuten erittäin ohut alumiinilevy, joka täytetään faasinmuutosmateriaaliin lämmönjohtavuuden parantamiseksi. Faasimuutosmateriaalien lämmönjohtavuuden parantamiseksi jotkut ihmiset täyttävät hiilikuituja, hiilinanoputkia ja niin edelleen.
