Aku soojusjuhtimissüsteem (BTMS)
Aku soojusjuhtimissüsteem (BTMS) on üks elektrisõiduki põhisüsteeme, mis mõjutab otseselt kogu sõiduki ohutust, jõudlust ja eluiga.
I. Miks akud vajavad soojusjuhtimist?
Toiteakud, eriti liitium{0}}ioonakud, sõltuvad nende jõudluse, eluea ja ohutuse osas suuresti töötemperatuurist.
Optimaalne tööulatus
Akude ideaalne töötemperatuuri vahemik on tavaliselt 15–40 kraadi, optimaalne vahemik on ligikaudu 20–35 kraadi.
Kõrge temperatuuri ohud
Liiga kõrged temperatuurid (nt üle 60 kraadi) kiirendavad aku mahu vähenemist, suurendavad sisemist takistust ja äärmuslikel juhtudel võivad vallandada termilise põgenemise, mis põhjustab tulekahju ja plahvatuse.
Madala temperatuuri ohud
Liiga madalad temperatuurid vähendavad aku sisemiste keemiliste reaktsioonide kiirust, mille tulemuseks on võimsuse ja väljundvõimsuse järsk langus, laadimisraskused ja potentsiaalselt liitiumi sadestumine, mis kahjustab akut.
Temperatuuri erinevuse ohud
Ebaühtlane temperatuurijaotus (liigne temperatuuride erinevus) akupaki elementide või moodulite vahel põhjustab ebaühtlast jõudlust, kiirendab kogu aku vananemist ja piirab selle kasutatavat mahtu.
Seetõttu on tõhusa soojusjuhtimissüsteemi eesmärk hoida aku temperatuur optimaalses aknas ja minimeerida maksimaalset temperatuurierinevust akuplokis (ideaaljuhul alla 3 kraadi või sellega võrdne).
II. Kuidas soojussüsteem töötab
Vedel soojusjuhtimissüsteem kasutab soojuse hajutamiseks või aku soojendamiseks tsirkuleerivat jahutusvedelikku.
Jahutusfunktsioon
Soojuse neeldumine: Elektripumba jõul voolab jahutusvedelik läbi akuplokis olevate vedelikjahutusplaatide (tavaliselt kokkupuutes akumoodulitega), neelates aku tekitatud soojust.
Soojuse hajumine: kõrge{0}}temperatuuriline jahutusvedelik, mis on absorbeerinud soojust, pumbatakse esiradiaatorisse (õhkjahutusega-) või vahetab soojust sõiduki kliimaseadmega (jahutussoojusvaheti kaudu), hajutades soojuse välisõhku.
Ringlus: Jahutatud jahutusvedelik voolab tagasi akupaketti, alustades järgmist tsüklit.
Küttefunktsioon
Kui aku temperatuur on liiga madal, saab süsteem jahutusvedelikku soojendada PTC-soojendi (positiivse temperatuurikoefitsiendi termistori) abil.
Soojenenud jahutusvedelik voolab läbi vedelikjahutusplaatide, toimides aku soojendamiseks "kuuma veepudelina".
Mõned täiustatud süsteemid saavad kasutada ka elektriajamisüsteemi tekitatud jääksoojust, kogudes selle aku soojendamiseks plaatsoojusvahetite kaudu, parandades sellega energiatõhusust.
III. Süsteemi põhikomponendid
Tüüpiline vedeliku soojusjuhtimissüsteem koosneb peamiselt järgmistest komponentidest:
Vedeljahutusplaat: akumooduliga otseses kontaktis olev südamiku soojusvahetuskomponent, mis on tavaliselt valmistatud sisemise voolukanali disainiga alumiiniumist. Selle disain peab tasakaalustama soojuse hajumise võimsust, töökindlust ja kerget kaalu.
Jahutusvedelik: vajab kõrget soojusjuhtivust, isolatsiooni (lühiste vältimiseks), madalat viskoossust, laia töötemperatuuri vahemikku ja head materjalide ühilduvust. Tavaliselt kasutatakse etüleenglükooli-vee segusid (vahekorda reguleeritakse vastavalt antifriisi nõuetele), kuigi mõnikord kasutatakse ka puhtaid orgaanilisi alkohole ja muid dielektrilisi vedelikke.
Elektriline pump: varustab jahutusvedeliku ringlust. Selle kiirus on sageli reguleeritav, et saavutada-nõudmisel pakkumine ja vähendada energiatarbimist.
Soojusvaheti (Jahuti): jahutusvedeliku ja kliimaseadme jahutusringi ühendav soojusvaheti, mida kasutatakse jahutuse parandamiseks.
Radiaator: asub sõiduki esiosas ja eraldab õhuvoolu kaudu jahutusvedelikust soojust.
Plaatsoojusvaheti: kasutatakse soojusvahetuseks erinevate ahelate vahel, näiteks heitsoojuse taaskasutamiseks.
PTC kütteseade: seade, mis soojendab jahutusvedelikku, kui küte on vajalik.
Klapi korpus (nt kolme-tee ventiil, solenoidventiil): juhib jahutusvedeliku voolu suunda, võimaldades lülituda erinevate režiimide vahel (nt vahetada jahutus- ja kütterežiimide vahel või erinevate soojusallikate vahel).
Reservuaar: kompenseerib jahutusvedeliku paisumist ja kokkutõmbumist temperatuurimuutustest ning hõlbustab täitmist ja tühjendamist.
Andurid ja juhtseade: Temperatuuriandurid jälgivad aku ja jahutusvedeliku temperatuuri reaalajas. Akuhaldussüsteemi (BMS) soojusjuhtimiskontroller on aju, mis juhib algoritmide abil nutikalt täiturmehhanismide, nagu pumbad, PTC-soojendid, ventiilid ja kliimaseadme kompressorid, tööd temperatuurisignaalide ja sõiduki oleku alusel.