EV akkumulyator paketlarida issiqlik boshqaruvining ahamiyati
Elektr transport vositalarining xavfsiz va samarali ishlashi issiqlikni boshqarish bilan bog'liq. Lityum{1}}ionli batareyalar-ixtiyoriydir, ular 20 dan 40 daraja Selsiygacha bo'lgan narsalarni yaxshi ko'radilar. Ularni qizdiring va siz muammoga duch kelasiz. Elektrolitlar parchalana boshlaydi, SEI qatlami qalinlashadi va siz buni bilishdan oldin batareya quvvatini yo'qotadi, unumdorligi pasayadi va eng yomon holatda narsalar yonib ketadi yoki hatto portlaydi.
Sovuq havo unchalik mehribon emas. Harorat tushganda, batareyaning kimyoviy tarkibi sekinlashadi. Ichki qarshilik kuchayadi. To'satdan siz kerakli quvvat yoki zaryad tezligini olmaysiz. Hujayralar orasidagi atigi besh{5} graduslik-kichik farq ham- notekis qarishga olib keladi. Ba'zi hujayralar muddatidan oldin qariydi, boshqalari esa orqada qoladi.
Xo'sh, xulosa? Har bir hujayrani taxminan bir xil haroratda saqlash nafaqat narsalarni xavfsizroq qiladi. Bu avtomobilning eng yaxshi ishlashini ta'minlaydi va batareyaning uzoqroq ishlashiga yordam beradi.
EV akkumulyator paketlari uchun havo sovutish
Havo sovutish issiqlikni olib tashlash uchun havoni batareya to'plamining ustiga yoki bo'ylab harakatlantirish orqali ishlaydi. Ba'zan bu faqat mashina harakatlanayotganda havoning harakatlanishi (bu passiv), boshqa paytlarda ishqibozlar yoki shamollatgichlar (bu faol). Butun oʻrnatish oddiy-hech qanday murakkab sanitariya-tesisat, ortiqcha vazn yoʻq va arzon. Shuning uchun siz buni erta elektr avtomobillarda yoki kichikroq transport vositalarida ko'rasiz. Ular shunchaki kanallar va bir nechta ventilyatorlardan-suyuqlik yoki og‘ir qismlar bilan aralashmaydi.
Lekin bir narsa bor. Havo issiqlikni ko'tarishda unchalik yaxshi emas. U suyuqlikdan ancha zichroq, shuning uchun u ko'p energiya yutmaydi. Batareyalar qattiq ishlay boshlaganda, ayniqsa tez zaryadlash yoki og'ir foydalanish paytida, havo sovutish ortda qoladi. U shunchaki barcha hujayralarni barqaror haroratda ushlab turolmaydi yoki zamonaviy EV-lar chiqaradigan issiqlikni boshqara olmaydi. Bugungi kunda havo sovutish faqat eng oddiy batareya sozlamalari uchun ishlaydi. Ko'proq talabchan narsa yaxshiroq narsani talab qiladi.
Afzalliklari:Bu oddiy sozlash-faqat bir nechta qismlar, shuning uchun u engil bo'lib qoladi va ko'p parvarishlashni talab qilmaydi. Sovutish suyuqligining sizib chiqishi haqida tashvishlanishingiz shart emas va mashina harakatlanayotganda, u narsalarni sovutishga yordam beradigan havodan foydalanishi mumkin.
Cheklovlar:Sovutish kuchi juda zaif. Issiq nuqtalar tezda paydo bo'ladi, ayniqsa siz mashinani qattiq bossangiz yoki tezda zaryad qilsangiz, chunki havo issiqlikni ko'chirishda unchalik yaxshi emas. Bu komponentlarni tezroq eskirishi yoki hatto tizimning yopilishiga olib kelishi mumkin. Rostini aytsam, bu usul yuqori-ish unumdorligi yoki yuqori-energiyali EV'larga mos kelmaydi.
EV akkumulyatorlari uchun suyuqlikni sovutish
Suyuq sovutish hozirgi kunlarda-koʻpchilik oʻrta{1}} va yuqori unumdorlikdagi-elektromobillar uchun asosiy tanlovdir. Bu shunday ishlaydi: nasos sovutish suvi-odatda suv{5}}glikol aralashmasi-ni kanallar yoki akkumulyator xujayralariga to‘g‘ridan-to‘g‘ri qarama-qarshi o‘rnatilgan sovuq plitalar orqali suradi. Sovutish suyuqligi batareyalardan issiqlikni olayotganda, u issiqlik almashtirgichga o'tadi, u issiqlikni havo yoki sovutgich yordamida chiqaradi. Suyuqliklar issiqlikni havoga qaraganda yaxshiroq o'tkazganligi sababli, bu tizimlar batareya haroratini barqaror va bir tekis ushlab turadi. Aynan shuning uchun deyarli har bir uzoq masofali elektr avtomobil-suyuq sovutilgan batareya paketlaridan foydalanadi. Issiqlikni yaxshiroq olib tashlash bilan bu paketlar yuqori quvvat chiqishi va haddan tashqari qizib ketmasdan{13}}super tez zaryadlash imkonini beradi.
Afzalliklari:Suyuq sovutish issiqlikni tezda chiqarib tashlaydi va barcha hujayralardagi haroratni ushlab turadi. Bu shuni anglatadiki, batareyalar uzoqroq ishlaydi va siz tezroq zaryad olasiz. Sovutish suvi harakatlanuvchi issiqlikda havodan ko'ra yaxshiroq, shuning uchun bu paketlar yuqori zaryad tezligini tersiz ushlab turishi mumkin.
Kamchiliklari:Siz yanada murakkab va og'irroq tizimga ega bo'lasiz. Nasoslar, shlanglar, issiqlik almashtirgichlar va ularni boshqarish uchun barcha elektronika kerak va hamma narsa qattiq muhrlangan bo'lishi kerak. Xizmat qilish uchun ko'proq narsa bor,-nasoslar yoki klapanlar ishdan chiqishi mumkin va sizib chiqish haqiqiy muammodir. Bundan tashqari, barcha qo'shimcha qismlar joy egallaydi va og'irlik qo'shadi, bu sizning umumiy samaradorlikni biroz pasaytiradi.
Faza-Materialni oʻzgartirish (PCM) sovutish
Bosqich{0}}o'zgartirish materiallari yoki PCMlar batareyalar uchun termal amortizatorlar kabi ishlaydi. Siz ularni odatda hujayralar atrofidagi mumlar yoki tuzlar sifatida topasiz. Batareya ma'lum bir nuqtadan qizib ketganda, PCM eriydi va qattiqdan suyuqlikka o'tayotganda juda ko'p energiyani so'radi. Agar narsalar yana sovib qolsa, u qotib qoladi va saqlanadigan issiqlikni qaytarib beradi. Bu jarayon haroratning keskin ko‘tarilishini nazorat qilishda yordam beradi, ayniqsa tez portlashlar-masalan, gazni qattiq bosganingizda yoki tez quvvat olish uchun rozetkaga ulanganda.
Afzalliklari:Bu butunlay passiv, shuning uchun uni ishlatish uchun hech qanday energiya kerak emas. Na ventilyatorlar, na nasoslar-faqat haroratning keskin ko‘tarilishini jimgina tekislaydigan tizim. PCMlar hujayralarni qisqa issiqlik portlashlaridan himoya qilish va to'satdan yuk bo'lganda paketni xavfsiz haroratda saqlashga yordam beradi.
Cheklovlar:Salbiy tomoni? PCMlar issiqlikni o'z-o'zidan yaxshi o'tkazmaydi. Ular o'zgaruvchan fazani tugatgandan so'ng, ular boshqa issiqlikni qabul qila olmaydi. Agar siz doimiy yuqori haroratga duch kelsangiz, passiv sovutish etarli emas. PCM dan issiqlikni haqiqatan ham olib tashlash uchun, odatda, ishni bajarish uchun qo'shimcha komponentlar-grafit qanotlari yoki issiqlik quvurlari- kerak bo'ladi.
Issiqlik quvurlarini sovutish (issiqlik o'tkazuvchanligi)
Issiqlik quvurlari, asosan, ichida bir oz suyuqlik bo'lgan muhrlangan metall quvurlardir. Ular bu suyuqlikning doimo bug'lanishi va kondensatsiyasiga imkon berib, issiqlikni tez harakatga keltiradi, shuning uchun siz yo'lda deyarli hech qanday haroratni yo'qotasiz. Batareya paketlarida issiqlik quvurlarini termal "super o'tkazgichlar" deb tasavvur qiling. Siz ularni modullar ichiga solib qo'yishingiz yoki tezda issiq nuqtalardan issiqlikni olib tashlash uchun ularni to'g'ridan-to'g'ri hujayralarga ulashingiz mumkin. Ba'zan issiqlik trubkasi issiqlikni salqinroq joyga yoki to'g'ridan-to'g'ri sovuq-plitalar tarmog'iga o'tkazadi. Uzunligi bo'yicha ular issiqlikni qattiq misga qaraganda minglab marta yaxshiroq o'tkazadilar, bu ularni mahalliy issiq nuqtalarni boshqarish uchun mukammal qiladi. Siz ularni haroratni butun modul boʻylab tarqatishda yordam berish uchun-sovutgichli tizimlar-masalan, sovuq plitalar- ichiga oʻrnatilganligini tez-tez koʻrasiz.
Afzalliklari:Ular ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, shuning uchun ular issiqlikni yon tomonga juda yaxshi tarqatadilar. Bir-biridan uzoqroq{1}}hujayralarni ulaganingizda, ular haroratni muvozanatlashda yordam beradi, bu esa butun "eng zaif hujayra" muammosini kamaytiradi. Bundan tashqari, ular o'zlari ishlaydilar-hech qanday quvvat kerak emas.
Cheklovlar:Odatda, odamlar ularni asosiy sovutish tizimi sifatida emas, balki faqat nuqta sovutish uchun ishlatishadi. Siz ularni to'g'ri yopishtirishingiz va tayoq tuzilishini qanday o'rnatishingizga diqqat bilan qarashingiz kerak. Ular, shuningdek, xarajatlarni oshiradi va paket dizaynini murakkablashtiradi. Va oxir-oqibat, issiqlikni paketdan olib tashlash uchun siz hali ham sovuq plastinka kabi boshqa narsaga muhtojsiz.
Sovutish usullarini solishtirish
Xulosa shuki: har bir sovutish usuli o'zining kuchli tomonlari va bosh og'rig'i bilan birga keladi.
Havo sovutish:Bu arzon va o'lik oddiy. Sizga qo'shimcha jihozlar deyarli kerak emas, lekin rostini aytsam, bu jiddiy issiqlik uchun uni kesib tashlamaydi. Harorat ko'tariladi va agar siz batareyani qattiq bossangiz, u ko'tarila olmaydi. U faqat eski{3}}maktab yoki kam quvvatli-elektron qurilmalar uchun ishlaydi.
Suyuq sovutish:Ko'pgina zamonaviy EVlar aynan shu erda qo'nadi. U hatto tez zaryadlash vaqtida ham narsalarni bir tekis va salqin saqlaydi. Albatta, u juda yaxshi ishlaydi, lekin endi siz nasoslar, quvurlar va muhrlar-qo‘shimcha og‘irlik va xarajat bilan shug‘ullanasiz. Shunday boʻlsa-da, bu oʻrta yoki undan yuqoriroq-dasturlar uchun standartdir.
PCM buferlash:Bu qandaydir aqlli. U hech qanday quvvat ishlatmasdan issiqlik ko'tarilishini so'raydi, lekin to'lgandan keyin yordam berishni to'xtatadi. Odamlar odatda qo'shimcha tampon uchun uni suyuq sovutish bilan bog'lashadi.
Issiqlik quvurlari:Ular lazer{0}}fokuslangan muammoni hal qiluvchilar kabi. Ular issiqlikni issiq nuqtalardan tez olib tashlaydi va vaziyatni bir tekisda hal qilishga yordam beradi, lekin issiqlikni chiqarish uchun sizga hali ham-issiqlik moslamasi- kerak bo‘ladi. Ular o'zlari emas, balki kattaroq tizimning bir qismi sifatida porlaydilar.
Ilg'or usullar (yangilangan):Chuqur sovutish, masalan, batareyani maxsus suyuqlikka soladi. Bu usul issiqlikni nihoyatda tez olib tashlaydi-agar siz ultra{2}}tezkor quvvat olishni istasangiz, juda mos keladi. Ammo suyuqlikni boshqarish juda qiyin. Ba'zi premium EV'lar akkumulyatorni to'g'ridan-to'g'ri sovutish uchun avtomobilning konditsioner sovutgichidan ham foydalanadi, bu juda samarali, ammo tortib olish unchalik oson emas.
Xavfsizlik, ishlash va batareyaning ishlash muddatiga ta'siri
Issiqlik boshqaruvi shunchaki texnik tafsilot emas-bu EV xavfsizligi va unumdorligi uchun katta ahamiyatga ega. Batareyalar haddan tashqari qizib ketganda, yong'in yoki hatto portlash ehtimoli sezilarli darajada oshadi. Haddan tashqari issiqlik termal qochqin deb ataladigan narsani keltirib chiqarishi mumkin, bu erda hujayralar asosan zanjirli reaktsiyani boshlaydi va o'zlarini yanada qiziydi. Bu nafaqat mashina ichidagi odamlar, balki birinchi yordam ko'rsatuvchilar uchun ham hamma uchun xavflidir.
Lekin bu shunchaki sovuqqonlik haqida emas. Agar tizim issiqlikni yaxshi boshqara olmasa, batareyalar tezroq eskiradi. Mumkin qoida bor: harorat har gal shirin nuqtadan 10 darajaga ko'tarilganda, batareyaning ishlash muddati ikkiga kamayadi. Ularni 50 daraja atrofida qattiq suring va bir necha yuz tsikldan so'ng ular o'z imkoniyatlarining taxminan 60 foizini yo'qotishini ko'rasiz.
Sovuq ham yaxshi emas. Past haroratlarda batareyalar kurashadi, chunki ionlar erkin harakatlana olmaydi. Bu kamroq quvvat, sekinroq zaryadlash va umuman, sekin javob degan ma'noni anglatadi. Va bu erda odamlar ba'zida unutadigan narsa: hatto barcha hujayralardagi harorat ham muhim ahamiyatga ega. Agar ba'zi hujayralar boshqalarga qaraganda issiqroq yoki sovuqroq ishlasa, butun batareya to'plami eng zaif hujayra darajasida ishlaydi. Bu quvvatni o'ldiradi va batareyaning ishlash muddatini qisqartiradi.
Xavfsizlik:Hujayralarni salqin saqlash ularni haddan tashqari qizib ketishdan va olovdan to'xtatadi. Yaxshi sovutish shunchaki yoqimli emas,-bu har qanday avtomobil xavfsizligi rejasining asosiy qismidir.
Ishlash:Batareyalar 20 dan 40 darajagacha yaxshi ishlaydi. Juda sovuq va ular siz xohlagan quvvatni bera olmaydi. Juda issiq va siz ko'proq qarshilikka ega bo'lasiz va kuchlanishni tezda yo'qotasiz.
Batareya muddati: Haroratni barqaror va salqin tutsangiz, hujayralar uzoqroq xizmat qiladi va tez eskirmaydi. Butun paketdagi hatto harorat ham, bitta hujayra juda qattiq bosilmasligini anglatadi. Rostini aytsam, qattiq sovutish tizimi batareyani har doim issiq ishlaydigan batareyadan ikki baravar ko'proq davom ettirishi mumkin.
Rivojlanayotgan texnologiyalar va tendentsiyalar
EV batareyalari har qachongidan ham kuchliroq va tezroq zaryadlanmoqda, shuning uchun sovutish texnologiyasini yaxshilash uchun haqiqiy turtki bor. Immersion sovutish hozirda katta e'tiborni tortmoqda. Hammasi oddiy: batareya hujayralarini elektr tokini o'tkazmaydigan maxsus suyuqlikka soling, bu esa issiqlikning tezroq chiqishiga imkon beradi. Bunday sozlamalar 1000 kVt dan ortiq tezlikda zaryadlash uchun-yetarli darajada jiddiy issiqlikka bardosh bera oladi.
Ba'zi odamlar batareyalarni sovutish uchun avtomobilning o'z konditsioner sovutgichidan foydalanadilar, bu ayniqsa tashqarida issiq bo'lganda yaxshi ishlaydi. Ikki{1}}issiqlikni olib tashlash uchun sovutish suvi qaynaydigan tizimlar yoki issiqlikni tezroq chiqarib yuboradigan mikrokanallar-oʻta mayda yoʻlaklar kabi gʻoyalar atrofida ham koʻp shov-shuvlar mavjud.
Buning ustiga, tadqiqotchilar termoelektrik modullar va issiqlikni yorituvchi maxsus sirtlar bilan ishlamoqda, ular nuqta sovutish yoki shunchaki qo'shimcha issiqlikni passiv ravishda yo'qotish uchun. Materialshunoslik ham o'yinda. Odamlar yuqori-o‘tkazuvchanlik xususiyatiga ega narsalarni fazali o‘zgaruvchan materiallarga-aralashtirmoqda yoki nano{4}}konstruksiyali grafitdan ko‘piklar yasamoqda, bularning barchasi batareyalarni ortiqcha kuch sarflamasdan salqin saqlashga yordam beradi.
Va keyin dasturiy ta'minot tomoni bor. Haqiqiy vaqtda sovutishni bashorat qilish va boshqarish uchun ilg'or algoritmlar va hatto sun'iy intellektdan foydalangan holda batareyani boshqarish tizimlari aqlli bo'lib bormoqda. Hammasi birgalikda, batareyani issiqlik bilan boshqarish uchun juda qiziqarli vaqt.
Dizayn muammolari va OEM mulohazalari
Avtomobilda batareyani issiqlik boshqaruv tizimini (TMS) qurish oson emas. Ishlab chiqaruvchilar tizimning narxini, vaznini ko'tarmasdan yoki qimmatbaho joyni egallamasdan yaxshi ishlashi uchun - ko'p o'ynashlari kerak. Suyuq sovutish va katta issiqlik almashtirgichlar, masalan, pol yoki kaput ostidagi joyni egallaydi va ko'proq funtga to'playdi, bu esa har qanday samaradorlikni oshirishi mumkin. Yuqori{4}}kuchlanishli qurilmalar (400 dan 800 voltgacha deb o'ylang) o'zlarining bosh og'rig'iga olib keladi, bu esa sovutish suyuqligining barcha qismlari uchun yuqori-izolyatsiya va xavfsizlikni talab qiladi. Har bir kontaktlarning zanglashiga olib kirishi va ulagichi qattiq o'tish va tozalash belgilariga tegishi va qo'pol tebranishlar va haroratning yovvoyi o'zgarishiga qarshi turishi kerak.
Keyin ob-havo haqida o'ylash kerak. Sovuq joylarda batareyalar haroratni tez ko'tarish uchun PTC yoki issiqlik pompasi - bo'ladimi, - isitgichlar kerak. Bu shunchaki murakkablikni oshiradi. Va texnik xizmat ko'rsatish va ishonchlilikni unutmang. Nasoslar, klapanlar, sensorlar - har biri ishlamay qolishi mumkin bo'lgan boshqa narsalarni qo'shadi. Shunday qilib, oxir-oqibat, muhandislar to'g'ri muvozanatni topishlari kerak. Ular TMSni diapazoni, narxini yoki, eng muhimi, xavfsizlik va batareyaning ishlash muddatini yo'qotmasdan imkon qadar sodda qilishlari kerak. Bu juda qiyin jumboq bo'lib, uni hal qilishda ko'p narsa bor.
Avtomobil arxitekturasi bilan integratsiya
Batareyaning issiqlik tizimi avtomobilning HVAC va quvvat uzatgichlari bilan birga ishlaydi. Koʻpgina elektr transport vositalarida siz umumiy sovutgich halqalarini-bir xil issiqlik nasosi yoki oʻzgaruvchan tok kompressori va kondensator kabina va akkumulyatorni har xil rejimlarda boshqaradi. Shunday qilib, yoz deylik: AC umumiy evaporatator yordamida batareyani sovutadi. Havo sovuq bo'lganda, batareyaning kondensatori chiqaradigan issiqlik kabinani isitishga yordam beradi. Odatda muhandislar alohida sovutish suvi halqalarini-birini akkumulyator uchun (uning sovuq plitalari orqali ishlaydi), ikkinchisi kabina yoki dvigatel uchun-o‘rnatadilar, so‘ngra issiqlik almashinuvi zarur bo‘lganda ularni plastinkali issiqlik almashtirgichlar bilan bog‘laydilar. Boshqaruv tizimlari sahna ortidagi simlarni tortadi: batareyani boshqarish tizimi va termal nazoratchi nasoslar va fanatlar qanchalik tez ishlashini va klapanlar qayerda bo'lishi kerakligini hal qiladi, bularning barchasi akkumulyator hujayralari va avtomobilning qolgan qismi nima qilayotganiga asoslanadi. Yangi yuqori{9}}kuchlanish sozlamalari bilan issiqlik va elektr dizayni yanada chigallashadi, bu ixcham 800 V tizimlar-har bir termal qism tor joy va izolyatsiya qoidalariga mos kelishi kerakligini anglatadi. Oxir-oqibat, butun issiqlik boshqaruv tizimini loyihalash katta jumboqga aylanadi va siz hamma narsani birgalikda optimallashtirishingiz kerak.
PowerWinxilg'or EV termal boshqaruv komponentlarini va batareyani sovutish uchun maxsus echimlarni taqdim etadi. Issiqlik almashtirgich va sovutish tizimini loyihalash bo'yicha chuqur tajribaga ega bo'lgan PowerWinx OEMlarga aniq sovutish modullarini batareya paketlariga integratsiyalashda yordam beradi. Bizning moslashtirilgan yechimlarimiz issiqlikni samarali olib tashlash va bir xil haroratni nazorat qilishni ta'minlaydi, zamonaviy elektr transport vositalarida batareya xavfsizligini, unumdorligini va uzoq umrini oshiradi.
EV issiqlik boshqaruvi yechimi
EV issiqlik boshqaruvi yechimi
