Az új energiahordozókkal működő járművek egyik kulcsfontosságú technológiája az akkumulátorok. Az akkumulátorok minősége egyrészt meghatározza az elektromos járművek költségét, másrészt pedig a hatótávolságukat. Kulcsfontosságú tényező az elfogadottság és a gyors elterjedés szempontjából.
Az akkumulátorok felhasználási jellemzői, követelményei és alkalmazási területei szerint a hazai és külföldi akkumulátorok kutatási és fejlesztési típusai nagyjából a következők: ólom-savas akkumulátorok, nikkel-kadmium akkumulátorok, nikkel-metál-hidrid akkumulátorok, lítium-ion akkumulátorok, üzemanyagcellák stb., amelyek közül a lítium-ion akkumulátorok fejlesztése kapja a legnagyobb figyelmet.
Akkumulátor hőtermelési viselkedése
Az akkumulátormodul hőforrása, hőtermelési sebessége, hőkapacitása és egyéb kapcsolódó paraméterei szorosan összefüggenek az akkumulátor jellegével. Az akkumulátor által kibocsátott hő az akkumulátor kémiai, mechanikai és elektromos természetétől és jellemzőitől, különösen az elektrokémiai reakció jellegétől függ. Az akkumulátorreakció során keletkező hőenergiát a Qr akkumulátor-reakcióhővel lehet kifejezni; az elektrokémiai polarizáció miatt az akkumulátor tényleges feszültsége eltér az egyensúlyi elektromotoros erejétől, az akkumulátor-polarizáció okozta energiaveszteséget pedig Qp-vel. A reakcióegyenlet szerint végbemenő akkumulátorreakció mellett néhány mellékreakció is létezik. Tipikus mellékreakciók közé tartozik az elektrolit bomlása és az akkumulátor önkisülése. Az ebben a folyamatban keletkező mellékreakcióhő Qs. Ezenkívül, mivel minden akkumulátornak elkerülhetetlenül ellenállása van, az áram áthaladásakor Joule-hő Qj keletkezik. Ezért az akkumulátor teljes hője a következő szempontok hőjének összege: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Az adott töltési (kisütési) folyamattól függően az akkumulátor hőtermelését okozó fő tényezők is eltérőek lehetnek. Például, amikor az akkumulátor normál töltési állapotban van, a Qr a domináns tényező; és az akkumulátortöltés későbbi szakaszában, az elektrolit bomlása miatt mellékreakciók kezdenek bekövetkezni (a mellékreakció hője Qs), amikor az akkumulátor majdnem teljesen fel van töltve és túl van töltve, főként az elektrolit bomlása történik, ahol Qs dominál. A Qj Joule-hő az áramerősségtől és az ellenállástól függ. Az általánosan használt töltési módszer állandó áramerősség mellett történik, és a Qj egy specifikus érték ebben az időpontban. Az indítás és a gyorsítás során azonban az áramerősség viszonylag magas. HEV esetében ez tíz-száz amperes áramerősségnek felel meg. Ekkor a Qj Joule-hő nagyon nagy, és az akkumulátor hőtermelésének fő forrásává válik.
A hőkezelés szabályozhatóságának szempontjából a hőkezelő rendszerek (HVH) két típusra oszthatók: aktív és passzív. A hőátadó közeg szempontjából a hőkezelő rendszerek a következőkre oszthatók: léghűtéses(PTC légfűtő), folyadékhűtéses(PTC hűtőfolyadék-fűtő), és fázisváltó hőtárolás.
Hűtőközeges (PTC hűtőfolyadék-fűtő) hőátadás esetén hőátadó összeköttetést kell létrehozni a modul és a folyékony közeg között, például egy vízköpeny segítségével, hogy közvetett fűtés és hűtés történjen konvekció és hővezetés formájában. A hőátadó közeg lehet víz, etilénglikol vagy akár hűtőközeg. Közvetlen hőátadás is lehetséges a pólussaru dielektrikum folyadékába merítésével, de a rövidzárlat elkerülése érdekében szigetelési intézkedéseket kell tenni.
A passzív hűtőfolyadék-hűtés általában folyadék-környezeti levegő hőcserét alkalmaz, majd másodlagos hőcseréhez gubókat vezet be az akkumulátorba, míg az aktív hűtés motor-hűtőfolyadék közeg hőcserélőket, vagy PTC elektromos fűtést/termoolaj-fűtést használ az elsődleges hűtés eléréséhez. Fűtés, elsődleges hűtés utastéri levegővel/légkondicionáló hűtőközeg-folyékony közeggel.
A levegőt és folyadékot közegként használó hőkezelő rendszerek esetében a szerkezet túl nagy és összetett a ventilátorok, vízszivattyúk, hőcserélők, fűtőberendezések, csővezetékek és egyéb tartozékok szükségessége miatt, ráadásul akkumulátorenergiát fogyaszt, és csökkenti az akkumulátor teljesítményét, sűrűségét és energiasűrűségét.
A vízhűtéses akkumulátorhűtő rendszer hűtőfolyadékot (50% víz/50% etilénglikol) használ az akkumulátor hőjének az akkumulátorhűtőn keresztül a légkondicionáló hűtőközeg-rendszerbe, majd a kondenzátoron keresztül a környezetbe történő továbbítására. Az akkumulátor bemeneti vízhőmérsékletét az akkumulátor hűti. A hőcsere után könnyen alacsonyabb hőmérséklet érhető el, és az akkumulátor beállítható úgy, hogy a legjobb üzemi hőmérséklet-tartományban működjön; a rendszer alapelve az ábrán látható. A hűtőközeg-rendszer fő alkotóelemei: kondenzátor, elektromos kompresszor, elpárologtató, elzárószelepes tágulási szelep, akkumulátorhűtő (elzárószelepes tágulási szelep) és légkondicionáló csövek stb.; a hűtővíz-kör tartalmazza: elektromos vízszivattyút, akkumulátort (beleértve a hűtőlemezeket), akkumulátorhűtőket, vízcsöveket, tágulási tartályokat és egyéb tartozékokat.
Közzététel ideje: 2023. április 27.
