EV batareyasi issiqlikni boshqarish: Asosiy yechimlar va materiallar

Qisqacha

Elektr transport vositasining batareya korpusi uchun samarali issiqlikni boshqarish yechimlari ishlash xavfsizligini ta'minlash, ishlash samaradorligini optimallashtirish va batareya xizmat muddatini uzaytirish uchun zarur. Asosiy strategiyalarga havo va suyuq sovutish kabi faol tizimlar hamda fazaviy o'tish materiallaridan (PCM) foydalangan holda nofaol tizimlar kiradi. Bu tizimlar issiqlikni tarqatish va halokatli issiqlik tez oshish hodisalarini oldini olish uchun birgalikda ishlovchi issiqlik interfeys materiallari (TIM), qoplamalar va dielektrik qoplamalardan iborat murakkab tizimlar orqali amalga oshiriladi.

Elektr transport vositalari batareyalarida issiqlikni boshqarishning muhim ahamiyati

Elektr transport vositalaridagi batareyalarning murakkab issiqlikni boshqarish zarurati bevosita keng tarqalgan litiy-ion (Li-ion) elementlarning elektrokimyoviy xususiyatlaridan kelib chiqadi. Ushbu batareyalar yuqori energiya zichligi va uzoq foydalanish muddatining ajoyib kombinatsiyasini taklif etadi, lekin ularning ichki kimyoviy tarkibi sezilarli issiqlik muammolarini keltirib chiqaradi. Elektr tok oqimini ta'minlovchi elektrolit eritmasi odatda juda oson yonuvchan organik birikmalardan tayyorlanadi, bu esa ularni to'g'ri boshqarmasak, o't olish ehtimolini oshiradi. Shu sababli, batareya blokini tor optimal harorat oralig'ida saqlash nafaqat ishlash jihatidan, balki asosiy xavfsizlik jihatidan ham muhim.

Eng jiddiy xavf — issiqlikni nazorat qilishni yo'qotish deb nomlanuvchi hodisa hisoblanadi. Bu bitta element ichki qisqa tutashuv, ortiqcha zaryadlanish yoki jismoniy shikastlanish tufayli isib ketganda boshlanishi mumkin bo'lgan ketma-ket hodisadir. Dastlabki isib ketish zanjir reaktsiyasini boshlab yuborishi mumkin, ya'ni qo'shni elementlar ham isib ketib, olov chiqishiga olib keladi va bu olov barcha modul yoki paket bo'ylab tarqaladi. Bu xil olovni o'chirish juda qiyin bo'ladi va xavfsizlik uchun katta xavf tug'diradi. Bunday hodisalarga qarshi asosiy himoya — oddiy ishlash davomida issiqlikni tarqatish va ishdan chiqqan elementlarni boshqalardan ajratish orqali tarqalishni oldini olish uchun mo'ljallangan samarali issiqlikni boshqarish tizimlaridir.

Batareyaniy yong'ini xavfini bartaraf etishdan tashqari, harorat batareyaning kundalik ishlash samaradorligi va umri uchun chuqur ta'sir qiladi. Issiq havoda, hatto issiqlik zarbasi darajasidan ancha past bo'lgan haroratlarda ham batareya komponentlarining kimyoviy degradatsiyasi tezlashadi, quvvat sig'imi pasayadi va foydali muddati qisqaradi. Aksincha, juda past haroratlar quvvat va energiya yo'qotishga olib keladi va g'ayrioddiy sovuqda doimiy shikastlanish yoki ishlamay qolishga sabab bo'lishi mumkin. Yaxshi ishlab chiqilgan issiqlikni boshqarish tizimi batareyani ideal harorat chegarasida ishlashini ta'minlaydi, natijada samaradorlik, zaryadlash tezligi va umumiy xizmat muddati maksimal darajaga oshiriladi.

Asosiy issiqlikni boshqarish strategiyalari: Taqqoslovchi tahlil

EV batareyalar uchun issiqlikni boshqarish yechimlari faol va passiv tizimlarga kengaytirilgan. Faol tizimlar ishlashi uchun energiya iste'mol qiladi, lekin yuqori samaradorlikni ta'minlaydi, passiv tizimlar esa termodinamika qonunlariga tayanadi va tashqi quvvat talab qilmaydi. Strategiyani tanlash avtomashinaning ishlash talablari, narx maqsadlari va batareya to'plami quvvat zichligiga bog'liq.

Faol sovutish tizimlari

Faol tizimlar sovutish muhitini harakatlantirish va issiqlikni batareya to'plamidan uzaklashtirish uchun mexanik komponentlardan foydalanadi. Ikki asosiy usul mavjud:

• Havaga Asoslangan Sochish: Bu faol boshqaruvning eng oddiy shakli bo'lib, batareya modullari atrofida havo oqimini ta'minlash va sovutish kanallaridan o'tkazish uchun ventilyatorlardan foydalanadi. U nisbatan arzon va yengil. Biroq, havoning past issiqlik sig'imi tufayli uning samaradorligi cheklangan bo'lib, yuqori ishlash ko'rsatkichiga ega elektr avtomobillar yoki atrof-muhit harorati yuqori bo'lgan issiq iqlim sharoitida foydalanish uchun kamroq mos keladi.
• Suyuq sovutish: Bu zamonaviy elektr avtomobillar uchun eng keng tarqalgan va samarali usuldir. Oddatda suv-glikol aralashmasi bo'lgan suyuq sovutuvchi modda batareya modullariga aloqador bo'lgan quvurlar yoki sovuq plastinkalar tarmog'i orqali harakatlanadi. Suyuqlik elementlardan issiqlikni so'rib oladi va uni atrof-muhitga chiqarish uchun radiatorga olib boradi. Bu usul sovutishni yanada yaxshiroq va tekisroq amalga oshiradi, lekin tizimga murakkablik, og'irlik va qo'shimcha xarajatlarni qo'shadi.

Passiv sovutish tizimlari

Passiv tizimlar quvvatlangan komponentlarsiz ishlov beradi, shu sababli ular faol tizimlarga qaraganda soddaroq va ishonchliroq bo'lsada, ko'pincha ular qadar kuchli bo'lmasa ham.

• Fazaviy o'zgarish materiallari (FOM): Ushbu materiallar odatda qattiq holatdan suyuq holatga o'tayotganda katta miqdordagi yashirin issiqlikni so'rashi bilan ajralib chiqadi. Fazaviy o'zgarish materiallari (PCM) batareyaga integratsiya qilingan va ular isish jarayonida hujayralar tomonidan ishlab chiqariladigan issiqlikni so'rab, eriydi. Bu hujayralar haroratini barqaror saqlaydi. Batareya sovib tushganda PCM qayta qotib, saqlangan issiqlikni chiqaradi. Ular juda ishonchli bo'lsada, sig'imlari cheklangan bo'lib, uzoq muddatli yuqori quvvatli ishlashdan ko'ra, muntazam bo'lmagan issiqlik yuklarini boshqarish uchun mo'ljallangan.

Strategiyalarni solishtirish

Issiqlik tizimlaridagi asosiy materiallar va komponentlar

Har qanday issiqlikni boshqarish strategiyasining samaradorligi batareya korpusi ichida issiqlik va elektrni uzatish, to'sish yoki boshqarish uchun maxsus ishlab chiqilgan materiallar ekotizimiga bog'liq. Bu materiallar sovutish tizimlarining samarali va xavfsiz ishlashini ta'minlaydigan noma'lum qahramonlardir.

Issiqlik interfeys materiallari (TIMs): Silliqligi ko'rinadigan sirtlarda ham mikroskopik nuqsonlar mavjud bo'lib, ular havo bo'shliqlarini yaratadi. Havo issiqlikni yomon o'tkazgani uchun, ushbu bo'shliqlar issiqlik uzatishni sekinlatadi. TIMlar issiqlik manbai (masalan, batareya elementi) bilan sovutish komponenti (masalan, sovuq plastina) orasidagi bo'shliqlarni to'ldirish uchun ishlatiladi, bu esa issiqlik oqimini samarali ta'minlaydi. Bular issiqlik o'tkazuvchan kleylar, quvuriladigan bo'shliq to'ldirgichlar, moylar yoki plastinalar ko'rinishida bo'lishi mumkin. Qattiq plastinalar o'rniga quvuriladigan to'ldirgichlardan foydalanish avtomashinaning og'irligini kamaytirishga ham yordam beradi, bu esa diapazonni maksimal darajada oshirish uchun juda muhim.

Kapsulyatsiyalovchi materiallar: Ushbu materiallar, ko'pincha politurarang kuplar, ikki maqsadda ishlatiladi. Birinchidan, ular batareya yig'ilmalarini birlashtirish, shok va vibratsiyalardan elementlarni himoya qilish uchun konstruktiv qo'llab-quvvatlash vazifasini bajaradi. Ikkinchidan, yanada muhimroq jihat — ular o't o'tkazmaydigan to'siq sifatida xizmat qiladi. Bitta element issiqlikni beqaror holatga keltirgan taqdirda, olovga chidamli qoplam (inkapsulyatsiya) voqeani izolyatsiya qilishi va olov hamda kuchli issiqlikning yonbag'ridagi elementlarga tarqalishini oldini olishi mumkin. Bu narsa transport vositasining foydalanuvchilari xavfsiz evakuatsiya qilishlari uchun kerak bo'ladigan vaqtni berish jihatidan juda muhim.

Dielektrik qoplamalar: Batareya blokidek yuqori kuchlanishli muhitda elektr yoyini oldini olish nihoyatda muhim. Dielektrik qoplamalar avtobus tayoqchalari, sovutish plastinkalari va element korpuslari kabi komponentlarga elektr izolyatsiyasi ta'minlash uchun qo'llaniladi. Zamonaviy qoplamalar issiqlik o'tkazuvchan bo'lishi uchun ham mo'ljallangan bo'lib, qisqa tutashuvlarni oldini olib, bir vaqtda issiqlik tarqalishiga hissa qo'shadi. Bu ikki funktsional xususiyat zich va energiya sig'imli batareya dizaynlarini yaratish uchun zarur.

Insulyatsiya materiallari: Ba'zi materiallar issiqlikni olib ketish uchun mo'ljallangan bo'lsa, boshqalari uni to'sish uchun mo'ljallangan. Musk, keramik qog'oz yoki aerojel kabi past o'tkazuvchanlikka ega izolyatsiya materiallari noto'g'ri ishlayotgan yagona elementdan sog'lom elementlarni himoya qilish uchun strategik ravishda joylashtiriladi. Bu yonma-yon joylashgan elementlarda issiqlikning tez tarqalishini oldini olishning yana bir muhim usuli bo'lib, batareyadagi qavatli xavfsizlik tizimining muhim qismi hisoblanadi.

Tizim darajasidagi integratsiya: Batareya o'rami ekotizimini loyihalash

Samarali issiqlik boshqaruv tizimi bitta komponentga emas, balki batareya o'rami ichida materiallar va strategiyalar hamkorlikda ishlaydigan butun tizimga bog'liq. Bu ko'pincha issiqlik boshqaruv ekotizimi deb ataladigan birlashtirilgan yondashuv normal ishlash davrida elementlarni sovutish uchun issiqlik o'tkazuvchanligi zarurati bilan issiqlik tarqalish kabi noto'g'ri hodisalarda elementlarni himoya qilish uchun issiqlik izolyatsiyasi zarurati o'rtasida muvozanat o'rnatadi. Element kimyosidan tortib oxirgi o'ramgacha bo'lgan har bir tarkibiy qism muhim rol o'ynaydi.

Dizayn issiqlik uzatishning butun yo'lini hisobga olishi kerak. Issiqlik batareya yachasining markazidan samarali ravishda haroratni sovutuvchi plastinkaga o'tkazuvchi TIM orqali sovutgichga yetkazilishi kerak. Bir vaqtda, shu issiqlik boshqasiga o'tishini halokat vaziyatida bir yachadan ikkinchisiga tomon tarqalishidan tizim toxtatishi kerak. Bu ehtiyoj sezilarli darajada materiallarni tanlash va joylashtirishni talab qiladi hamda zarur hollarda issiqlik o'tkazuvchan hamda izolyatsiya qiluvchi murakkab issiqlik arxitekturasini yaratadi.

O'rab turuvchi qutining o'zining konstruktiv dizayni asosiy ahamiyatga ega bo'lib, barcha issiqlik komponentlari uchun ramkani ta'minlaydi hamda namlik va yo'l tuzi kabi tashqi muhit xavflariga nihoyatda to'sqinlik qiladi. Bunday aniqlik bilan ishlab chiqilgan komponentlarni talab qiladigan avtomotot loyihalari uchun ishonchli hamkor tomonidan buyurtma bo'yicha ishlab chiqilgan aluminiy profilni ko'rib chiqing. Shaoyi Metal Technology toʻliq bir joyda xizmat koʻrsatadi , IATF 16949 sertifikatlangan qat'iy sifat tizimi doirasida bajariladigan tezkor prototiplashdan tasdiqlash jarayoningizni tezlashtirishdan tortib, to'liq masshtabli ishlab chiqarishgacha

Nihoyat, to'liq tizim darajasidagi dizayn shamollatish strategiyalarini ham o'z ichiga oladi. Agar batareya elementi isib ketish holatiga duch kelsa, u juda ko'p issiq gaz chiqaradi. Nazorat qilinadigan shamollatish teshiklari ushbu gazlarning batareyani xavfli bosim yig'ilishsiz tark etishiga imkon beradi va shu bilan birga qo'shni elementlarni issiq ajralishlar ta'siridan himoya qiladi. Sovutish, izolyatsiya, konstruktiv mustahkamlik va shamollatishni birlashtirish haqiqatan ham mustahkam va xavfsiz elektr avtomobil batareyasi korpusini belgilaydi.