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 hőgazdálkodás szabályozhatósága szempontjából a hőgazdálkodási rendszerek két típusra oszthatók: aktív és passzív. A hőátadó közeg szempontjából a hőgazdálkodási rendszerek feloszthatók: léghűtéses, folyadékhűtéses és fázisváltó hőtároló rendszerekre.
Hőgazdálkodás levegővel, mint hőátadó közeggel
A hőátadó közeg jelentős hatással van a hőkezelő rendszer teljesítményére és költségére. A levegő hőátadó közegként való használata közvetlenül a levegőt juttatja be az akkumulátormodulba, hogy az elvezetje a hőt. Általában ventilátorokra, be- és kimeneti szellőztetésre és egyéb alkatrészekre van szükség.
A levegőbevezetés különböző forrásai szerint általában a következő formákat különböztetjük meg:
1 Passzív hűtés külső levegő szellőztetéssel
2. Passzív hűtés/fűtés az utastér szellőztetéséhez
3. A külső vagy az utastér levegőjének aktív hűtése/fűtése
A passzív rendszer felépítése viszonylag egyszerű és közvetlenül a meglévő környezetet használja ki. Például, ha télen fűteni kell az akkumulátort, az utastér forró környezete felhasználható a levegő belélegzésére. Ha vezetés közben az akkumulátor hőmérséklete túl magas, és az utastér levegőjének hűtőhatása nem megfelelő, akkor külső hideg levegővel lehet lehűteni.
Az aktív rendszerhez külön rendszert kell létrehozni a fűtési vagy hűtési funkciók ellátására, amelyet az akkumulátor állapota alapján kell függetlenül szabályozni, ami szintén növeli a jármű energiafogyasztását és költségeit. A különböző rendszerek kiválasztása főként az akkumulátor használati igényeitől függ.
Hőkezelés folyadékkal, mint hőátadó közeggel
Folyékony közegű hőátadáshoz 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 folyadékhűtés általában folyadék-környezeti levegő hőcserét alkalmaz, majd gubókat vezet be az akkumulátorba a másodlagos hőcsere érdekében, míg az aktív hűtés motorhűtőfolyadék-folyékony közeg hőcserélőket, vagy elektromos fűtést/termoolaj-fűtést használ az elsődleges hűtés eléréséhez. Fűtés, elsődleges hűtés utastéri levegővel/légkondicionáló hűtőközeg-folyékony közeggel.
A levegővel és folyadékkal működő hőkezelő rendszer ventilátorokat, vízszivattyúkat, hőcserélőket, fűtőberendezéseket igényel (PTC légfűtő), csővezetékek és egyéb tartozékok, amelyek túl nagyok és bonyolultak lennének a szerkezetben, és akkumulátorenergiát is fogyasztanak, tömbökben az akkumulátor teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége csökken.
(PTC hűtőfolyadékfűtőberendezés) A vízhűtéses akkumulátorhűtő rendszer hűtőfolyadékot (50% víz/50% etilénglikol) használ a hő átadására az akkumulátorról a légkondicionáló hűtőközeg-rendszerre az akkumulátorhűtőn keresztül, majd a kondenzátoron keresztül a környezetbe. A bevitt víz hőmérséklete könnyen alacsonyabb hőmérsékletre csökkenthető az akkumulátorhűtő hőcseréje után, és az akkumulátor beállítható úgy, hogy a legjobb üzemi hőmérsékleti 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 a következőket tartalmazza:elektromos vízpumpa, akkumulátor (beleértve a hűtőlemezeket is), akkumulátorhűtők, vízcsövek, tágulási tartályok és egyéb tartozékok.
Közzététel ideje: 2023. július 13.
