Uue energiaga sõiduki „Aku termilise haldamise süsteem”

Uute energiaallikate peamise jõuallikana on akud uute energiaallikate jaoks väga olulised. Sõiduki tegeliku kasutamise ajal puutuvad akud kokku keerukate ja muutlike töötingimustega.

Madalal temperatuuril suureneb liitiumioonakude sisetakistus ja mahtuvus väheneb. Äärmuslikel juhtudel elektrolüüt külmub ja akut ei saa tühjeneda. See mõjutab oluliselt akusüsteemi jõudlust madalal temperatuuril, mille tulemuseks on elektriautode väljundvõimsus. Tühjenemine ja sõiduulatuse vähenemine. Uute energiatarbega sõidukite laadimisel madalal temperatuuril soojendab üldine BMS aku enne laadimist sobiva temperatuurini. Kui seda ei käsitseta õigesti, võib see põhjustada hetkelise pinge ülelaadimise, mille tulemuseks on sisemine lühis ning edasine suits, tulekahju või isegi plahvatus.

Kõrgel temperatuuril võib laadija juhtimise rike põhjustada aku sees ägeda keemilise reaktsiooni ja tekitada palju soojust. Kui soojus koguneb aku sisse kiiresti ja ei jõua hajuda, võib aku lekkida, gaase eraldada, suitseda jne. Rasketel juhtudel võib aku ägedalt põleda ja plahvatada.

Aku termilise haldamise süsteem (Battery Thermal Management System, BTMS) on aku haldussüsteemi peamine funktsioon. Aku termiline haldamine hõlmab peamiselt jahutamise, kütmise ja temperatuuri ühtlustamise funktsioone. Jahutus- ja küttefunktsioone reguleeritakse peamiselt vastavalt välise ümbritseva temperatuuri võimalikule mõjule akule. Temperatuuri ühtlustamist kasutatakse akupaki sees oleva temperatuuri erinevuse vähendamiseks ja aku teatud osa ülekuumenemisest tingitud kiire lagunemise vältimiseks. Suletud ahelaga reguleerimissüsteem koosneb soojusjuhtivast keskkonnast, mõõte- ja juhtseadmest ning temperatuuri reguleerimisseadmetest, et aku saaks töötada sobivas temperatuurivahemikus, säilitades selle optimaalse kasutusoleku ning tagades akusüsteemi jõudluse ja eluea.

1. Soojushaldussüsteemi "V" mudeli arendusrežiim
Akusüsteemi osana on termilise juhtimise süsteem välja töötatud ka autotööstuse V" mudeli arendusmudeli kohaselt. Ainult simulatsioonitööriistade ja suure hulga testide abil saab parandada arendustõhusust, säästa arenduskulusid ja garantiisüsteemi. Usaldusväärsus, ohutus ja pikaealisus.

Järgnevalt on toodud termilise juhtimissüsteemi arendamise "V" mudel. Üldiselt koosneb mudel kahest teljest, ühest horisontaalsest ja teisest vertikaalsest: horisontaaltelg koosneb neljast edasiliikumise põhiliinist ja ühest tagasipöördumise põhiliinist ning põhiliin on edasiliikumine, võttes arvesse tagasipöörduvat suletud ahelaga verifitseerimist; vertikaaltelg koosneb kolmest tasandist: komponendid, alamsüsteemid ja süsteemid.

Aku temperatuur mõjutab otseselt aku ohutust, seega on aku soojushaldussüsteemi projekteerimine ja uurimine üks olulisemaid ülesandeid akusüsteemi projekteerimisel. Akusüsteemi soojushaldusprojekteerimine ja kontrollimine tuleb läbi viia rangelt vastavalt aku soojushaldusprojekteerimisprotsessile, aku soojushaldussüsteemi ja komponentide tüüpidele, soojushaldussüsteemi komponentide valikule ning soojushaldussüsteemi toimivuse hindamisele, et tagada aku toimivus ja ohutus.

1. Soojushaldussüsteemi nõuded. Projekteerimise sisendparameetrite, näiteks sõiduki kasutuskeskkonna, sõiduki töötingimuste ja akuelemendi temperatuurivahemiku põhjal tuleks teha nõudlusanalüüs, et selgitada välja akusüsteemi nõuded soojushaldussüsteemile; süsteeminõuded, vastavalt nõuete analüüsile, määravad soojushaldussüsteemi funktsioonid ja süsteemi projekteerimiseesmärgid. Need projekteerimiseesmärgid hõlmavad peamiselt akuelementide temperatuuri, akuelementide vahelise temperatuuride erinevuse, süsteemi energiatarbimise ja kulude reguleerimist.

2. Soojushaldussüsteemi raamistik. Süsteeminõuete kohaselt jagatakse süsteem jahutussüsteemiks, küttesüsteemiks, soojusisolatsiooni süsteemiks ja termilise läbimurde takistuse (TRo) süsteemiks ning iga süsteemi projekteerimisnõuded on määratletud. Samal ajal viiakse läbi simulatsioonianalüüs, et esialgu süsteemi projekti kontrollida. NäiteksPTC jahuti kütteseade, PTC õhukütteseade, elektrooniline veepumpjne.

3. Alamsüsteemi projekteerimine, kõigepealt määrake iga alamsüsteemi projekteerimise eesmärk vastavalt süsteemi projektile ja seejärel tehke iga alamsüsteemi jaoks meetodi valik, skeemi projekteerimine, detailne projekteerimine ning simulatsioonianalüüs ja kontrollimine.

4. Osade projekteerimisel tuleb kõigepealt kindlaks määrata osade projekteerimiseesmärgid vastavalt alamsüsteemi projektile ning seejärel teostada detailne projekteerimis- ja simulatsioonianalüüs.

5. Osade tootmine ja katsetamine, osade tootmine ning katsetamine ja kontrollimine.

6. Allsüsteemi integreerimine ja kontrollimine allsüsteemi integreerimise ja testimise kontrollimise jaoks.

7. Süsteemide integreerimine ja testimine, süsteemi integreerimise ja testimise kontrollimine.