Viena no jauno enerģijas transportlīdzekļu galvenajām tehnoloģijām ir jaudas akumulatori. Akumulatoru kvalitāte nosaka gan elektrotransportlīdzekļu izmaksas, gan nobraucamo attālumu. Tas ir galvenais faktors to pieņemšanai un ātrai ieviešanai.
Atbilstoši barošanas akumulatoru lietošanas raksturlielumiem, prasībām un pielietojuma jomām, barošanas akumulatoru pētniecības un izstrādes veidi gan mājās, gan ārzemēs ir aptuveni šādi: svina-skābes akumulatori, niķeļa-kadmija akumulatori, niķeļa-metāla hidrīda akumulatori, litija jonu akumulatori, degvielas elementi utt., starp kuriem litija jonu akumulatoru izstrādei tiek pievērsta vislielākā uzmanība.
Akumulatora siltuma ģenerēšanas uzvedība
Siltuma avots, siltuma ģenerēšanas ātrums, akumulatora siltumietilpība un citi saistītie jaudas akumulatora moduļa parametri ir cieši saistīti ar akumulatora raksturu. Akumulatora izdalītais siltums ir atkarīgs no akumulatora ķīmiskā, mehāniskā un elektriskā rakstura un īpašībām, īpaši no elektroķīmiskās reakcijas rakstura. Akumulatora reakcijā radīto siltumenerģiju var izteikt ar akumulatora reakcijas siltumu Qr; elektroķīmiskā polarizācija izraisa akumulatora faktiskā sprieguma novirzi no tā līdzsvara elektromotoriskā spēka, un akumulatora polarizācijas radītos enerģijas zudumus izsaka ar Qp. Papildus akumulatora reakcijai, kas notiek saskaņā ar reakcijas vienādojumu, pastāv arī dažas blakusreakcijas. Tipiskas blakusreakcijas ietver elektrolīta sadalīšanos un akumulatora pašizlādi. Šajā procesā radītais blakusreakcijas siltums ir Qs. Turklāt, tā kā jebkuram akumulatoram neizbēgami būs pretestība, strāvas pārejot, radīsies džoula siltums Qj. Tāpēc akumulatora kopējais siltums ir šādu aspektu siltuma summa: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Atkarībā no konkrētā uzlādes (izlādes) procesa atšķiras arī galvenie faktori, kas izraisa akumulatora siltuma veidošanos. Piemēram, kad akumulators ir normāli uzlādēts, Qr ir dominējošais faktors; un vēlākā akumulatora uzlādes posmā elektrolīta sadalīšanās dēļ sāk notikt blakusreakcijas (blakusreakcijas siltums ir Qs), kad akumulators ir gandrīz pilnībā uzlādēts un pārlādēts, galvenokārt notiek elektrolīta sadalīšanās, kur dominē Qs. Džoula siltums Qj ir atkarīgs no strāvas un pretestības. Visbiežāk izmantotā uzlādes metode tiek veikta ar nemainīgu strāvu, un Qj šajā laikā ir noteikta vērtība. Tomēr iedarbināšanas un paātrinājuma laikā strāva ir relatīvi augsta. Hidroelektriskiem transportlīdzekļiem tas ir līdzvērtīgs strāvai no desmitiem ampēru līdz simtiem ampēru. Šajā laikā Džoula siltums Qj ir ļoti liels un kļūst par galveno akumulatora siltuma izdalīšanās avotu.
No termiskās pārvaldības vadāmības viedokļa termiskās pārvaldības sistēmas var iedalīt divos veidos: aktīvās un pasīvās. No siltumnesēja viedokļa termiskās pārvaldības sistēmas var iedalīt: ar gaisu dzesējamās, ar šķidrumu dzesējamās un fāzes maiņas siltuma uzkrāšanas sistēmās.
Siltumvadība ar gaisu kā siltumnesēju
Siltumnesējam ir būtiska ietekme uz termiskās pārvaldības sistēmas veiktspēju un izmaksām. Gaisa izmantošana kā siltumnesējs ir paredzēta gaisa tiešai ievadīšanai akumulatora modulī, lai tas plūstu cauri siltuma izkliedei. Parasti ir nepieciešami ventilatori, ieplūdes un izplūdes ventilācija un citas sastāvdaļas.
Atkarībā no dažādiem gaisa ieplūdes avotiem, parasti pastāv šādas formas:
1 Pasīvā dzesēšana ar ārējā gaisa ventilāciju
2. Pasīvā dzesēšana/apsilde pasažieru salona gaisa ventilācijai
3. Āra vai pasažieru salona gaisa aktīva dzesēšana/sildīšana
Pasīvās sistēmas struktūra ir samērā vienkārša un tieši izmanto esošo vidi. Piemēram, ja ziemā nepieciešams sildīt akumulatoru, karsto vidi pasažieru nodalījumā var izmantot gaisa ieelpošanai. Ja braukšanas laikā akumulatora temperatūra ir pārāk augsta un gaisa dzesēšanas efekts pasažieru nodalījumā nav labs, atdzesēšanai var ieelpot aukstu gaisu no ārpuses.
Aktīvajai sistēmai ir jāizveido atsevišķa sistēma, kas nodrošina apkures vai dzesēšanas funkcijas un ir neatkarīgi jāvada atkarībā no akumulatora stāvokļa, kas arī palielina transportlīdzekļa enerģijas patēriņu un izmaksas. Dažādu sistēmu izvēle galvenokārt ir atkarīga no akumulatora lietošanas prasībām.
Termiskā vadība ar šķidrumu kā siltumnesēju
Siltuma pārnesei, ja siltumnesējs ir šķidrums, ir jāizveido siltuma pārneses savienojums starp moduli un šķidro vidi, piemēram, ūdens apvalks, lai veiktu netiešu sildīšanu un dzesēšanu konvekcijas un siltumvadītspējas veidā. Siltuma pārneses vide var būt ūdens, etilēnglikols vai pat aukstumaģents. Pastāv arī tieša siltuma pārnešana, iegremdējot pola elementu dielektriķa šķidrumā, taču jāveic izolācijas pasākumi, lai izvairītos no īssavienojuma.
Pasīvā šķidruma dzesēšana parasti izmanto šķidruma un apkārtējā gaisa siltuma apmaiņu, un pēc tam akumulatorā tiek ievietoti kokoni sekundārai siltuma apmaiņai, savukārt aktīvā dzesēšana primārās dzesēšanas nodrošināšanai izmanto dzinēja dzesēšanas šķidruma un šķidrās vides siltummaiņus vai elektrisko sildīšanu/termoeļļas sildīšanu. Apkure, primārā dzesēšana ar pasažieru salona gaisu/gaisa kondicionēšanas dzesēšanas vielu-šķidrumu.
Siltuma pārvaldības sistēmai ar gaisu un šķidrumu kā vidi ir nepieciešami ventilatori, ūdens sūkņi, siltummaiņi, sildītāji (PTC gaisa sildītājs), cauruļvadi un citi piederumi, kas padara struktūru pārāk lielu un sarežģītu, kā arī patērē akumulatora enerģiju, masīvs. Akumulatora jaudas blīvums un enerģijas blīvums ir samazināts.
(PTC dzesēšanas šķidrumssildītājs) Ūdens dzesēšanas akumulatora dzesēšanas sistēma izmanto dzesēšanas šķidrumu (50% ūdens/50% etilēnglikolu), lai pārnestu siltumu no akumulatora uz gaisa kondicionēšanas dzesēšanas sistēmu caur akumulatora dzesētāju un pēc tam uz vidi caur kondensatoru. Ievadītā ūdens temperatūru pēc siltuma apmaiņas ar akumulatora dzesētāju ir viegli sasniegt zemāku, un akumulatoru var regulēt, lai tas darbotos vislabākajā darba temperatūras diapazonā; sistēmas princips ir parādīts attēlā. Dzesēšanas sistēmas galvenās sastāvdaļas ir: kondensators, elektriskais kompresors, iztvaicētājs, izplešanās vārsts ar noslēgvārstu, akumulatora dzesētājs (izplešanās vārsts ar noslēgvārstu) un gaisa kondicionēšanas caurules utt.; dzesēšanas ūdens ķēde ietver:elektriskais ūdens sūknis, akumulators (ieskaitot dzesēšanas plāksnes), akumulatora dzesētāji, ūdensvadi, izplešanās tvertnes un citi piederumi.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 13. jūlijs
