EV pili için termal yönetim
Yeni enerji aracı Çin’in desteklediği bir proje. Son yıllarda hızla gelişmiştir. Elektrikli araçların tüm araç teknolojisi ve parça teknolojisi de sürekli olarak yenilenmekte ve sürekli olarak yeni teknolojiler ve süreçler tanıtılmaktadır. Isı dağıtımı alanında, elektrikli araçların ısı dağıtımının kilit noktası, güç pil paketlerinin ve kontrol cihazlarının ısı dağıtımında yatmaktadır. Bu iki parçanın termal tasarımının iyi yapılması elektrikli araçların istikrarlı çalışması için de gerekli bir garantidir.
Pillerin güvenli çalışması büyük ölçüde ortam sıcaklığına bağlıdır. Lityum pillerin çalışma sıcaklığı 0-50 derece, optimum çalışma sıcaklığı ise 20-40 derecedir. Sıcaklık 50 dereceyi aşarsa, pil takımının ısı birikimi pil ömrünü doğrudan etkileyecektir. Pil sıcaklığının 80 dereceyi aşması pil paketinin patlamasına neden olabilir. 2023 yılında Çin'de elektrikli araç satış hacmi 9,4 milyon adede kadar çıkacak. Bu nedenle sosyal güvenlik kazalarının meydana gelmesini azaltmak için elektrikli araçların temel bileşeni olan bataryaların termal yönetim tasarımı özellikle önemlidir.
Batarya termal yönetim sistemi aktif ve pasif modları içerir ve aktif termal yönetim, hava soğutmayı, sıvı soğutmayı ve soğutucu akışkan soğutmayı içerir; Pasif termal yönetim, doğal soğutmayı, ısı borusu soğutmasını ve faz değiştirme malzemelerini içerir. Lityum pillerin termal yönetim teknolojisi temel olarak dört türü içerir: hava soğutmalı, sıvı soğutmalı, ısı borusu soğutmalı ve faz değişimli soğutmalı.
Hava soğutma, güç aküsü sisteminin iç sıcaklığını kontrol etmek ve dağıtmak için ısı değişim taşıyıcısı olarak havayı kullanır. Isı dağıtımı ve havalandırma yöntemlerine göre hava soğutması seri havalandırma ve paralel havalandırmaya ayrılabilir. Hava soğutma teknolojisinin, düşük ısı iletkenliği ve pil takımı sıcaklığının düzgünlüğü üzerindeki zayıf kontrol etkisi gibi dezavantajları vardır. Güç lityum pillerinde yüksek enerji yoğunluğunun gelişmesi eğilimi nedeniyle, hava soğutmanın termal yönetim teknolojisinin gereksinimlerini karşılaması giderek zorlaşıyor.
Sıvı soğutma, güç aküsü sisteminin iç sıcaklığını kontrol etmek ve dağıtmak için soğutucuyu ısı değişim taşıyıcısı olarak kullanır. Bu sistem genellikle akü sistemi içindeki soğutucu akışını tamamlamak için su pompaları ve boru hatları kullanır. Sıvı soğutmanın yüksek soğutma verimliliği, yüksek termal iletkenlik gibi avantajları vardır ve pil takımının sıcaklık tutarlılığını geliştirebilir. Ancak sıvı sızıntısı pillerde kısa devrelere neden olabilir, bu nedenle sıvı soğutmada güvenlik açısından bir sorun olan sıvı soğutma için yüksek sızdırmazlık gereksinimleri gerekir. Aynı zamanda sıvı soğutma, tüm lityum pil sisteminin ağırlığını artıracak ve bu da güçlü lityum pillerin hafiflik eğilimine yardımcı olmayacak.
Isı borusu soğutması, ısı iletimini sağlamak için faz değişimini kullanan bir termal yönetim sistemidir. Isı borusu buharlaşma bölümü, izolasyon bölümü ve yoğuşma bölümünden oluşur. Kapalı hava kanalının içindeki ortam, buharlaşma aşaması sırasında batarya tarafından üretilen ısıyı emecek ve daha sonra ısıyı yoğunlaşma bölümü aracılığıyla dış ortama aktararak batarya paketini hızlı bir şekilde soğutma etkisine ulaşacaktır.
Faz değiştiren malzemeler, belirli bir sıcaklık aralığında fiziksel durumlarını değiştirebilen malzemelerdir. Faz değişimli soğutma, hızlı ısı dağılımı, yüksek sıcaklık eşitliği ve düşük sıcaklık yalıtımı gibi avantajlara sahiptir. Faz değiştiren malzemeleri, faz değiştiren malzemenin türüne göre diğer malzemelerle birleştirerek fiziksel ve kimyasal özellikleri de iyileştirebilmektedir. Soğutma için faz değiştiren malzemelerin kullanılması, aküden ek enerji tüketmeden akü sisteminin kapladığı alanı azaltabilir. Ancak ısı iletkenliğinin düşük olması ve sızıntının kolay olması gibi dezavantajları da vardır. Faz değişimli soğutma, faz değişimli malzemeler tarafından emilen ısının dış ortama zamanında dağıtılması için diğer termal yönetim yöntemleriyle birleştirilirse, faz değişimli malzemelerin soğutma etkisinden sürdürülebilir bir şekilde yararlanılabilir.
Şu anda elektrikli araçların yinelenmesinde, batarya termal yönetiminde teknolojik yenilik her zaman çok önemli bir konuma yerleştiriliyor. Gelecekte, elektrikli araç aküsü termal yönetim sistemleri, verimliliğin artırılması, maliyetlerin azaltılması ve zekanın geliştirilmesi de dahil olmak üzere birçok açıdan sürekli olarak çığır açacaktır.
