Elektrisõidukite akusüsteemi soojusjuhtimistehnoloogia hetkeseis

Elektrisõidukite akusüsteemi soojusjuhtimistehnoloogia hetkeseis

Toiteaku soojuse hajumise uuringud võib jagada õhusoojuse hajutamiseks, vedelikjahutussoojuse hajutamiseks, tahkefaasimuutusmaterjali soojuse hajutamiseks ja soojustoru soojuse hajutamiseks. Olemasolevad peamised soojuse hajumise tehnoloogiad on peamiselt kolm endist.

Õhkjahutussüsteem

Õhkjahutusega soojuse hajumise süsteemi nimetatakse ka õhkjahutusega soojuse hajutamise süsteemiks. Õhkjahutusega soojuse hajutamise meetod on kõige lihtsam. Toiteaku jahutamise eesmärgi saavutamiseks peab see laskma õhul ainult läbi aku pinna voolata, et eemaldada aku tekitatud soojus. Vastavalt erinevatele ventilatsioonimeetmetele on õhkjahutusega tüübil kaks loomulikku konvektsioonisoojuse ja sundventilatsiooni soojuseraldusviisi.

Loomulik konvektsioonsoojuse hajumine ei tugine välistele sundventilatsioonimeetmetele (nagu ventilaatorite lisamine jne), vaid kasutab jahutamiseks ja soojuse hajutamiseks ainult õhuvoolu, mida akuplokis olev vedelik tekitab temperatuurimuutuste tõttu.

Sundkonvektsiooniga jahutussüsteem on loomulikul konvektsioonil jahutussüsteemil põhinev jahutussüsteem pluss vastav sundventilatsiooni tehnoloogia.

Praegu on toiteakude jaoks peamiselt kahte tüüpi õhkjahutusega soojuseraldussüsteeme: jada- ja paralleelsed. Selle meetodi mõju on aga halb ja aku kõrge temperatuuri ühtlust on raske saavutada.

Vedelik jahutussüsteem

Toiteaku vedelikjahutusega soojuse hajumise süsteem viitab soojuse hajumise süsteemile, milles külmutusagens puutub otse või kaudselt kokku toiteakuga ja võtab seejärel akus tekkiva soojuse ära vedela vedeliku ringluse kaudu, et saavutada soojuse hajumine. . Külmutusagensiks võib olla vesi, vee ja etüleenglükooli segu, mineraalõli, R134a jne. Nendel külmutusagensitel on kõrge soojusjuhtivus ja need võivad saavutada parema soojuse hajumise.

Ka praegune elektriakude vedelikjahutustehnoloogia on üsna küpse tehnoloogiaga ning seda on laialdaselt kasutatud elektrisõidukite soojuseraldussüsteemis. Näiteks Tesla akukomplektis kasutatakse soojuse hajutamiseks vedelikjahutusmeetodit vee ja etüleenglükooli segust. BMW i3 kasutab soojuse hajutamiseks R134a.

Vedelikjahutusega süsteemid nõuavad sageli keerukamaid ja rangemaid konstruktsioone, et vältida vedela külmutusagensi lekkimist ja tagada akuelementide ühtlus akuplokis, ning vedelikjahutusega süsteemi keeruline struktuur muudab ka kogu soojuse hajutamise süsteemi. on väga mahukas, mis mitte ainult ei suurenda kogu sõiduki massi, vaid suurendab oluliselt ka kogu sõiduki koormust ning samal ajal on selle konstruktsiooni keerukuse ja kõrge tihendusvõime tõttu suhteliselt raske hooldada. ja hooldada vedelikjahutussüsteemi ning vastavalt suureneb ka hoolduskulu.

Faasivahetusmaterjali jahutussüsteem

Faasimuutusmaterjali soojuse hajumise süsteem kasutab faasimuutusmaterjali soojuskandjana ja kasutab faasimuutusmaterjali omadusi energia salvestamiseks ja vabastamiseks, kui faasimuutus toimub, et saavutada madala temperatuuriga kuumutamise ja kõrge temperatuuri mõju. soojuse hajumine toiteaku jaoks. Faasimuutusmaterjalide soojusjuhtivus on aga suhteliselt madal. Materjalide omaste defektide muutmiseks täidavad inimesed mõned metallmaterjalid faasimuutusmaterjalideks. Näiteks mõnes uuringus täidetakse soojusjuhtivuse parandamiseks faasimuutusmaterjalidesse väga õhukesed alumiiniumplaadid. eesmärk. Faasimuutusmaterjalide soojusjuhtivuse parandamiseks on välja pakutud ka süsinikkiudude, süsiniknanotorude jms täitmist faasimuutusmaterjalidesse.

Soojustoru jahutussüsteem

Tõhusa soojusjuhtiva elemendina suudab soojustoru kiiresti ja tõhusalt soojusenergiat ühest kohast teise üle kanda ehk kiiresti ja tõhusalt kahe objekti vahel soojust üle kanda.

Elektrisõidukite soojusjuhtimise süsteemis on paljud kodu- ja välismaised teadlased rakendanud soojusjuhtimiselementi, soojustoru, akude soojuse hajutamiseks. Võrreldes traditsioonilise sundkonvektsiooniga soojuse hajumise süsteemiga, ei suuda toiteaku soojustorusid sisestavas soojuseraldussüsteemis mitte ainult säilitada normaalse töö temperatuurivahemikku, vaid säilitada ka akuelementide temperatuuri ühtlust, mis on sundjahutus. . Mõju, mida jahutussüsteem ei suuda saavutada. Selle mass ja maht on aga liiga suured ning soojusülekande piirang.

Elektrisõidukite aku küttesüsteem

Eespool tutvustatakse nelja meetodit akust soojuse hajutamiseks ja seejärel tutvustatakse küttemeetodit aku kohandamiseks madala temperatuuriga keskkonnaga.

Küttesüsteem koosneb peamiselt kütteelementidest ja ahelatest, mille hulgas on kütteelement kõige olulisem osa. Levinud kütteelementide hulka kuuluvad muutuva takistusega kütteelemendid ja püsiva takistusega kütteelemendid. Esimest nimetatakse tavaliselt PTC-ks (positiivne temperatuurikoefitsient) ja teine ​​on kuumutuskile, mis koosneb tavaliselt metallist küttejuhtmetest, nagu silikoonküttekile, painduv elektriküttekile jne.

PTC-d kasutatakse laialdaselt selle ohutu kasutamise, kõrge soojuse muundamise efektiivsuse, kiire temperatuuri tõusu, lahtise leegi puudumise ja automaatse konstantse temperatuuri tõttu. Selle madal hind on praeguse kõrge hinnaga aku jaoks soodne tegur. Isoleeritud painduv elektriküttekile on teist tüüpi küttekeha, mida saab painutada vastavalt töödeldava detaili suvalisele kujule, tagades tiheda kontakti töödeldava detailiga ja tagades maksimaalse soojusenergia ülekande. Silikoonküttekile on õhukese pinnaga kütteelement, mis on paindlik, kuid see peab olema kuumutatava objektiga täielikus ja tihedas kontaktis ning selle ohutus on halvem kui PTC-l.