Uute energiasõidukite üks võtmetehnoloogiaid on elektriakud. Akude kvaliteet määrab ühelt poolt elektrisõidukite hinna ja teiselt poolt elektrisõidukite sõiduulatuse. See on võtmetegur kiireks omaksvõtuks ja omaksvõtuks.
Vastavalt toiteakude kasutusomadustele, nõuetele ja rakendusvaldkondadele on kodu- ja välismaiste toiteakude uurimis- ja arendustüübid ligikaudu järgmised: pliiakud, nikkel-kaadmiumakud, nikkel-metallhüdriidakud, liitiumioonakud, kütuseelemendid jne, mille hulgas on liitiumioonakude arendus pälvib enim tähelepanu.
Aku soojuse tekkimise käitumine
Soojusallikas, soojuse tekkimise kiirus, aku soojusmahtuvus ja muud aku mooduli seotud parameetrid on tihedalt seotud aku olemusega. Aku poolt eralduv soojus sõltub aku keemilisest, mehaanilisest ja elektrilisest olemusest ning omadustest, eriti elektrokeemilise reaktsiooni olemusest. Aku reaktsioonis tekkivat soojusenergiat saab väljendada aku reaktsioonisoojusega Qr; elektrokeemiline polarisatsioon põhjustab aku tegeliku pinge kõrvalekaldumise selle tasakaalulisest elektromotoorjõust ja aku polarisatsioonist tingitud energiakadu väljendatakse Qp-ga. Lisaks aku reaktsioonile, mis kulgeb reaktsioonivõrrandi kohaselt, on ka mõned kõrvalreaktsioonid. Tüüpilised kõrvalreaktsioonid hõlmavad elektrolüüdi lagunemist ja aku isetühjenemist. Selles protsessis tekkiv kõrvalreaktsioonisoojus on Qs. Lisaks, kuna igal akul on paratamatult takistus, tekib voolu läbimisel džauli soojus Qj. Seega on aku kogusoojus järgmiste aspektide soojuse summa: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Sõltuvalt konkreetsest laadimis- (tühjendus-) protsessist on ka aku soojuse teket põhjustavad peamised tegurid erinevad. Näiteks kui aku on tavaliselt laetud, on domineeriv tegur Qr; ja aku laadimise hilisemas etapis, elektrolüüdi lagunemise tõttu, hakkavad tekkima kõrvalreaktsioonid (kõrvalreaktsioonisoojus on Qs), kui aku on peaaegu täielikult laetud ja üle laetud, toimub peamiselt elektrolüüdi lagunemine, kus Qs domineerib. Džauli soojus Qj sõltub voolust ja takistusest. Tavaliselt kasutatakse laadimismeetodit konstantse vooluga ja Qj on sel ajal kindel väärtus. Käivitamise ja kiirendamise ajal on voolutugevus aga suhteliselt kõrge. Hübriidelektrijaamade puhul on see samaväärne kümnete kuni sadade amprite voolutugevusega. Sel ajal on Džauli soojus Qj väga suur ja sellest saab aku peamine soojuseralduse allikas.
Soojushalduse juhitavuse seisukohast saab soojushaldussüsteemid jagada kahte tüüpi: aktiivsed ja passiivsed. Soojuskandja seisukohast saab soojushaldussüsteemid jagada õhkjahutusega, vedelikjahutusega ja faasimuutusega soojuse salvestamise süsteemideks.
Soojusjuhtimine õhu kui soojusülekandekeskkonnaga
Soojuskandjal on oluline mõju soojushaldussüsteemi jõudlusele ja maksumusele. Õhu kasutamine soojuskandjana seisneb õhu otse sisestamises läbi akumooduli, et saavutada soojuse hajumise eesmärk. Üldiselt on vaja ventilaatoreid, sisse- ja väljalaskeventilatsiooni ning muid komponente.
Sõltuvalt õhu sissevõtu allikatest on üldiselt järgmised vormid:
1 Passiivne jahutus välisõhu ventilatsiooniga
2. Passiivne jahutus/küte reisijateruumi õhu ventilatsiooniks
3. Välis- või salongiõhu aktiivne jahutamine/soojendamine
Passiivse süsteemi struktuur on suhteliselt lihtne ja kasutab otseselt olemasolevat keskkonda. Näiteks kui akut on vaja talvel kütta, saab õhu sissehingamiseks kasutada salongi kuuma keskkonda. Kui aku temperatuur on sõidu ajal liiga kõrge ja salongi õhu jahutusefekt ei ole hea, saab jahutamiseks sisse hingata külma õhku väljast.
Aktiivse süsteemi jaoks tuleb luua eraldi süsteem, mis pakub kütte- või jahutusfunktsioone ning mida saab aku oleku järgi iseseisvalt juhtida, mis suurendab ka sõiduki energiatarbimist ja maksumust. Erinevate süsteemide valik sõltub peamiselt aku kasutusnõuetest.
Soojusjuhtimine vedeliku kui soojusülekandekeskkonnaga
Vedeliku keskkonnas toimuva soojusülekande puhul on vaja luua mooduli ja vedela keskkonna vahel soojusülekandeühendus, näiteks veesärk, et teostada kaudset kuumutamist ja jahutamist konvektsiooni ja soojusjuhtivuse teel. Soojusülekandekeskkond võib olla vesi, etüleenglükool või isegi külmutusagens. Samuti on võimalik otsene soojusülekanne, kastes pooluse tüki dielektriku vedelikku, kuid lühise vältimiseks tuleb võtta isolatsioonimeetmeid.
Passiivne vedelikjahutus kasutab üldiselt vedeliku ja ümbritseva õhu soojusvahetust ning seejärel sisestatakse akusse kookonid sekundaarseks soojusvahetuseks, samas kui aktiivjahutus kasutab primaarse jahutuse saavutamiseks mootori jahutusvedeliku ja vedela keskkonna soojusvaheteid või elektrikütet/termoõlikütet. Küte, primaarne jahutus reisijatesalongi õhu/kliimaseadme külmutusagensi ja vedela keskkonnaga.
Õhu ja vedelikuga soojusjuhtimissüsteem vajab ventilaatoreid, veepumpasid, soojusvaheteid, kütteseadmeid (PTC õhukütteseade), torujuhtmed ja muud lisatarvikud, mis muudavad konstruktsiooni liiga suureks ja keeruliseks ning tarbivad ka aku energiat, massiivi. Aku võimsustihedus ja energiatihedus vähenevad.
(PTC jahutusvedelikkütteseade) Vesijahutusega aku jahutussüsteem kasutab jahutusvedelikku (50% vesi/50% etüleenglükool), et kanda soojus akust kliimaseadme külmaainesüsteemi läbi aku jahuti ja seejärel kondensaatori kaudu keskkonda. Sissevoolava vee temperatuuri on pärast aku jahuti soojusvahetust lihtne madalamale viia ning akut saab reguleerida nii, et see töötaks parimal töötemperatuuri vahemikus; süsteemi põhimõte on näidatud joonisel. Külmutussüsteemi peamised komponendid on: kondensaator, elektriline kompressor, aurusti, paisventiil sulgeventiiliga, aku jahuti (paisventiil sulgeventiiliga) ja kliimaseadme torud jne; jahutusveeringlus sisaldab:elektriline veepump, aku (sh jahutusplaadid), aku jahutid, veetorud, paisupaagid ja muud tarvikud.
Postituse aeg: 13. juuli 2023
