Otsejahutus vs. vedelikjahutus uue energiaga sõidukiteleAkud:
Põhimõtted, eelised ja puudused
I. Miks on akud "tundlikud nii kuuma kui külma suhtes"?
Toiteakude jõudlus on tugevas korrelatsioonis temperatuuriga: üle 45 kraadi võimsuse vähenemine kiireneb ja tsükli eluiga võib lüheneda rohkem kui 30% võrra; üle 60 kraadi, elektrolüüt laguneb, SEI kile puruneb ja rasketel juhtudel vallandub termiline põgenemine. Madalatel temperatuuridel suureneb sisemine takistus, laadimise ajal tekib liitiumplaat ja tööulatus väheneb. Liitium-ioonakude optimaalseks töövahemikuks peetakse üldiselt 25–40 kraadi ja inseneritöös on elemendi temperatuuride erinevus<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
Praegu on sõiduautode jaoks neli peamist aktiivjahutuse tüüpi, mis on järjestatud kõige tavalisematest kuni kõige agressiivsemateni:
• Passiivne õhkjahutus (looduslik jahutus): toetub loomulikule konvektsioonile läbi akuploki soojusvahetusribide. See ei tarbi energiat ja selle maksumus on madalaim, kuid soojuse hajumine on äärmiselt aeglane. See on järk-järgult eemaldatud tavapärastest reisijatesõidukitest ja seda leidub ainult varajastes aeglases{2}}autodes.
• Aktiivne õhkjahutus: kasutab ventilaatorit konvektsiooni sundimiseks. Sellel on lihtne struktuur ja seda on odav hooldada, kuid õhu soojusjuhtivus on vaid 0,026 W/(m·K), mille tulemuseks on madal efektiivsus kõrgetel temperatuuridel. Seda leidub enamasti alg-taseme autodes, mille hind on alla 100 000 RMB (nt mõned Wuling Hongguangi MINId ja BAIC New Energy sõidukid).
• Vedelikjahutus: praegu standardvarustuses keskmisest - kuni -kvaliteetsest-sõidukitest. Jahutusvedelik (etüleenglükooli vesilahus) tsirkuleerib soojuse eemaldamiseks, võimaldades nii kiiret-laadimissoojuse hajumist kui ka madalal{5}}temperatuuri soojendamist, ning hoiab peavoolu turuosa.
• Külmutusagensi otsejahutus: kliimaseadme külmutusagens juhitakse otse akupaki sees olevasse aurustisse, saavutades faasimuutuse null-vahemaa neeldumise, mille tulemuseks on kõrgeim efektiivsus.
▸ Sukeljahutus (arendustehnoloogia): väikesed{0}}partiipaigaldised pärast 2024. aastat, suuremahuline{2}}masstootmine pole veel saadaval; akuelemendid on sukeldatud isoleerivasse jahutusvedelikku (fluoritud vedelik/sünteetiline ester), mille tulemuseks on kõige ühtlasem soojuse hajumine, kuid kõrge hind ja hooldusraskused; praegu kasutavad seda pilootvalikuna vaid vähesed mudelid.
Liquid Cooling:Põhimõisted ja põhimõtted
Vedeljahutus kasutab soojusvahetina jahutusvedelikku (tavaliselt etüleenglükooli vesilahust, mille soojusjuhtivus on ligikaudu 0,5 W/(m·K)). Veepump juhib jahutusvedelikku ringlema akukomplektis olevates kanalites, neelates soojust enne jahutisse (akujahutisse) jõudmist, et vahetada soojust kliimaseadme külmutusagensiga jahutamiseks ja seejärel tagasi jahutusplaadile. Põhikomponendid: elektriline kompressor → jahuti → elektriline veepump → vedelikjahutusplaat → klapi korpus (neli-kaheksasuunaline-) → PTC-kütteseade.
Eelised
• Optimaalne temperatuuri ühtlus, kontrollides raku temperatuuri erinevust ±2 kraadi piires, pikendades otseselt eluiga ja parandades konsistentsi;
• Küps tehnoloogia ja väljakujunenud{0}} tarneahel, mis esindab praegust peamist lahendust turul;
• Sügav integratsioon sõiduki soojusjuhtimisega (mootori heitsoojuse taaskasutus, salongi soojuspump) ja võimalus lisada PTC-d madalal{0}}temperatuuril soojendamiseks;
• Modulaarselt vahetatavad külmplaadid hõlbustavad hooldust.
Puudused
• Kompleksne süsteem rohkemate komponentidega, mille tulemuseks on ligikaudu 15–20% suuremad algkulud;
• Täiendav veepump ja jahutusvedeliku ahel suurendab sõiduki kaalu ning veepumba energiatarve mõjutab sõiduulatust;
• Jahutusvedeliku lekke oht, mis nõuab regulaarset jahutusvedeliku taseme kontrolli;
• Kaudse soojusvahetuse tulemuseks on aeglasem reageerimiskiirus võrreldes otsejahutusega suure laadimiskiirusega.
Otsejahutus: põhikontseptsioonid ja põhimõtted
Külmutusagensi otsejahutus ühendab aku jahutussüsteemi suurel määral kliimaseadmega,{0}}panedes sisuliselt õhukonditsioneeri aurusti otse akukomplekti. Külmutusagens (tavaline R134a, R1234yf, faasimuutuse varjatud soojus > 200 kJ/kg) aurustub ja neelab soojuse otsejahutusplaadis, viies soojuse otse akuelemendist eemale. Põhikomponendid: elektriline kompressor → kondensaator → elektrooniline paisuventiil → otse-jahutusplaat → gaasi-vedeliku eraldaja, mis välistab vajaduse veepumba, jahutusvedeliku ahela ja jahuti järele.
Eelised
• Kõrvaldab sekundaarse soojusvahetuse etapi, vähendades soojustakistust ligikaudu 40% ja suurendades soojusvahetuse efektiivsust (soojusvahetuse etapp) 20%–50% võrreldes vedelikjahutusega (mitmed simulatsioonid ja katsetestid, olenevalt töötingimustest; see viitab soojustakistuse vähenemisele soojusvahetuse etapis, mitte tingimata sõiduki üldise energiatõhususe vastavale paranemisele);
• Kergem ja kompaktsem süsteem (umbes 30% väiksem maht), kasulik šassiipiirangutega sõidukitele;
• Kõrvaldab veepumba pideva energiatarbimise, mis võib samadel töötingimustel vähendada energiatarbimist ligikaudu 0,8 kWh võrra 100 kilomeetri kohta (üks-sõidukisimulatsiooni hinnang, kõikudes teeoludest ja ümbritsevast temperatuurist, ainult viitamiseks);
• Ühildub 800 V ülikiire -laadimisega, suudab püsivalt 4C või isegi kõrgemal kiirusel ilma ülekuumenemiseta.
Puudused
• Otsejahutusplaatidel on äärmiselt kõrge survekindlus ja tihendusnõuded, mille tulemuseks on kõrged tootmis- ja montaažitõkked;
• Kahefaasiline vool muudab temperatuuri ühtluse kontrollimise keeruliseks: Madala temperatuuri ja madala koormuse tingimustes jaotub külmutusagens otsejahutusplaadis ebaühtlaselt gaasi{1}}vedeliku jaotumiseni, mis põhjustab lokaalset ülejahtumist või ebapiisavat soojusvahetust ja temperatuuri ühtluse olulist vähenemist;
• Külmutusagensi leke saastab otseselt akumooduli; kõrge integreeritus tähendab, et remont nõuab sageli täielikku väljavahetamist, mille tulemuseks on suured kulud;
• Juhtimisstrateegiad on keerulised (-külmavastane, anti-ülejahutus) ja tehnoloogia küpsus on madalam kui vedelikjahutusel.
