ენერგიის აკუმულატორის სითბოს გადაცემის საშუალების თერმული მართვის სისტემის ანალიზი

ახალი ენერგომობილების ერთ-ერთი მთავარი ტექნოლოგია კვების ელემენტებია. ელემენტების ხარისხი, ერთი მხრივ, განსაზღვრავს ელექტრომობილების ღირებულებას, ხოლო მეორე მხრივ, ელექტრომობილების მართვის დიაპაზონს. ეს არის მიღებისა და სწრაფი დანერგვის მთავარი ფაქტორი.

ელექტრო აკუმულატორების გამოყენების მახასიათებლების, მოთხოვნებისა და გამოყენების სფეროების მიხედვით, ელექტრო აკუმულატორების კვლევისა და განვითარების ტიპები, როგორც ქვეყნის შიგნით, ასევე მის ფარგლებს გარეთ, დაახლოებით შემდეგია: ტყვიის მჟავა აკუმულატორები, ნიკელ-კადმიუმის აკუმულატორები, ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის აკუმულატორები, ლითიუმ-იონური აკუმულატორები, საწვავის უჯრედები და ა.შ., რომელთა შორის ლითიუმ-იონური აკუმულატორების შემუშავებას ყველაზე დიდი ყურადღება ექცევა.

ბატარეის სითბოს გენერაციის ქცევა

სითბოს წყარო, სითბოს გენერირების სიჩქარე, აკუმულატორის თბოტევადობა და კვების აკუმულატორის მოდულის სხვა დაკავშირებული პარამეტრები მჭიდრო კავშირშია აკუმულატორის ბუნებასთან. აკუმულატორის მიერ გამოყოფილი სითბო დამოკიდებულია აკუმულატორის ქიმიურ, მექანიკურ და ელექტრულ ბუნებასა და მახასიათებლებზე, განსაკუთრებით ელექტროქიმიური რეაქციის ბუნებაზე. აკუმულატორის რეაქციაში გენერირებული თერმული ენერგია შეიძლება გამოისახოს აკუმულატორის რეაქციის სითბოთი Qr; ელექტროქიმიური პოლარიზაცია იწვევს აკუმულატორის ფაქტობრივი ძაბვის გადახრას მისი წონასწორობის ელექტრომამოძრავებელი ძალიდან, ხოლო აკუმულატორის პოლარიზაციით გამოწვეული ენერგიის დანაკარგი გამოიხატება Qp-ით. რეაქციის განტოლების მიხედვით მიმდინარე აკუმულატორის რეაქციის გარდა, არსებობს ასევე გვერდითი რეაქციები. ტიპიური გვერდითი რეაქციები მოიცავს ელექტროლიტის დაშლას და აკუმულატორის თვითგანმუხტვას. ამ პროცესში წარმოქმნილი გვერდითი რეაქციის სითბო არის Qs. გარდა ამისა, რადგან ნებისმიერ აკუმულატორს გარდაუვლად ექნება წინააღმდეგობა, დენის გავლისას წარმოიქმნება ჯოულის სითბო Qj. ამიტომ, აკუმულატორის სრული სითბო არის შემდეგი ასპექტების სითბოს ჯამი: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

კონკრეტული დატენვის (განმუხტვის) პროცესის მიხედვით, ბატარეის სითბოს გამომუშავების გამომწვევი ძირითადი ფაქტორებიც განსხვავებულია. მაგალითად, როდესაც აკუმულატორი ნორმალურად იტენება, Qr დომინანტური ფაქტორია; ხოლო აკუმულატორის დატენვის შემდგომ ეტაპზე, ელექტროლიტის დაშლის გამო, იწყება გვერდითი რეაქციები (გვერდითი რეაქციის სითბო არის Qs), როდესაც აკუმულატორი თითქმის სრულად დატენილია და ზედმეტად დატენილია. ძირითადად ხდება ელექტროლიტის დაშლა, სადაც Qs დომინირებს. ჯოულის სითბო Qj დამოკიდებულია დენსა და წინააღმდეგობაზე. ხშირად გამოყენებული დატენვის მეთოდი ხორციელდება მუდმივი დენის ქვეშ და Qj ამ დროს სპეციფიკური მნიშვნელობაა. თუმცა, ჩართვისა და აჩქარების დროს, დენი შედარებით მაღალია. HEV-სთვის ეს უდრის ათობით ამპერიდან ასობით ამპერამდე დენს. ამ დროს ჯოულის სითბო Qj ძალიან დიდია და ხდება აკუმულატორის სითბოს გამოყოფის მთავარი წყარო.

თერმული მართვის მართვადობის თვალსაზრისით, თერმული მართვის სისტემები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: აქტიური და პასიური. სითბოს გადამცემი საშუალების თვალსაზრისით, თერმული მართვის სისტემები შეიძლება დაიყოს: ჰაერით გაგრილებულ, სითხით გაგრილებულ და ფაზური ცვლილების თერმული დაგროვების სისტემებად.

თერმული მართვა ჰაერით, როგორც სითბოს გადაცემის საშუალებით

სითბოს გადამცემი საშუალება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს თბოიზოლაციის სისტემის მუშაობასა და ღირებულებაზე. ჰაერის, როგორც სითბოს გადამცემის, გამოყენება მიზნად ისახავს ჰაერის პირდაპირ შეყვანას ისე, რომ ის აკუმულატორის მოდულში იმოძრაოს სითბოს გაფრქვევის მიზნით. როგორც წესი, საჭიროა ვენტილატორები, შესასვლელი და გამოსასვლელი ვენტილაცია და სხვა კომპონენტები.
ჰაერის მიღების სხვადასხვა წყაროდან გამომდინარე, ზოგადად არსებობს შემდეგი ფორმები:
1. პასიური გაგრილება გარე ვენტილაციით
2. მგზავრთა სალონის ჰაერის ვენტილაციის პასიური გაგრილება/გათბობა
3. გარე ან სალონის ჰაერის აქტიური გაგრილება/გათბობა
პასიური სისტემის სტრუქტურა შედარებით მარტივია და პირდაპირ იყენებს არსებულ გარემოს. მაგალითად, თუ ზამთარში აკუმულატორის გათბობაა საჭირო, სალონში არსებული ცხელი გარემოს გამოყენება შესაძლებელია ჰაერის შესასუნთქად. თუ მართვის დროს აკუმულატორის ტემპერატურა ძალიან მაღალია და სალონში ჰაერის გაგრილების ეფექტი არ არის კარგი, გარედან ცივი ჰაერის შესუნთქვა შესაძლებელია გასაგრილებლად.

აქტიური სისტემისთვის საჭიროა ცალკე სისტემის შექმნა, რომელიც უზრუნველყოფს გათბობის ან გაგრილების ფუნქციებს და დამოუკიდებლად კონტროლდება აკუმულატორის სტატუსის მიხედვით, რაც ასევე ზრდის ენერგიის მოხმარებას და ავტომობილის ღირებულებას. სხვადასხვა სისტემის არჩევანი ძირითადად დამოკიდებულია აკუმულატორის გამოყენების მოთხოვნებზე.

თერმული მართვა სითხით, როგორც სითბოს გადაცემის საშუალებით

სითბოს გადაცემისთვის, როდესაც სითბო სითხეა, აუცილებელია მოდულსა და თხევად გარემოს, მაგალითად, წყლის გარსს შორის სითბოს გადაცემის კომუნიკაციის დამყარება, რათა განხორციელდეს არაპირდაპირი გათბობა და გაგრილება კონვექციისა და თბოგამტარობის სახით. სითბოს გადაცემის საშუალება შეიძლება იყოს წყალი, ეთილენგლიკოლი ან თუნდაც მაცივარი. ასევე არსებობს პირდაპირი სითბოს გადაცემა დიელექტრიკის სითხეში პოლუსის ჩაძირვით, მაგრამ მოკლე ჩართვის თავიდან ასაცილებლად უნდა იქნას მიღებული იზოლაციის ზომები.

პასიური თხევადი გაგრილება, როგორც წესი, იყენებს სითხე-ატმოსფერული ჰაერის სითბოს გაცვლას და შემდეგ მეორადი სითბოს გაცვლისთვის აკუმულატორში შეჰყავს „კოკონები“, ხოლო აქტიური გაგრილება იყენებს ძრავის გამაგრილებლისა და თხევადი საშუალების სითბოს გადამცვლელებს ან ელექტრო გათბობას/თერმულ ზეთის გათბობას პირველადი გაგრილების მისაღწევად. გათბობა, პირველადი გაგრილება სალონის ჰაერის/კონდიცირების მაცივარ-თხევადი საშუალების გამოყენებით.
ჰაერისა და სითხის გამოყენებით თერმული მართვის სისტემას, როგორც გარემოს, სჭირდება ვენტილატორები, წყლის ტუმბოები, სითბოს გადამცვლელები, გამათბობლები (PTC ჰაერის გამათბობელი), მილსადენები და სხვა აქსესუარები სტრუქტურას ძალიან დიდსა და რთულს ხდის და ასევე მოიხმარს აკუმულატორის ენერგიას, რის შედეგადაც აკუმულატორის სიმძლავრის და ენერგიის სიმკვრივე მცირდება.
(PTC გამაგრილებელიგამათბობელი) წყლით გაგრილებადი აკუმულატორის გაგრილების სისტემა იყენებს გამაგრილებელს (50% წყალი/50% ეთილენგლიკოლი) სითბოს აკუმულატორიდან კონდიცირების მაცივარ სისტემაში აკუმულატორის გამაგრილებლის მეშვეობით გადასაცემად, შემდეგ კი გარემოში კონდენსატორის მეშვეობით. იმპორტირებული წყლის ტემპერატურა ადვილად აღწევს უფრო დაბალ ტემპერატურას აკუმულატორის გამაგრილებლის მიერ სითბოს გაცვლის შემდეგ და აკუმულატორის რეგულირება შესაძლებელია საუკეთესო სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონში მუშაობისთვის; სისტემის პრინციპი ნაჩვენებია ნახაზზე. მაცივარ სისტემის ძირითადი კომპონენტებია: კონდენსატორი, ელექტრო კომპრესორი, აორთქლება, გამაფართოებელი სარქველი გამთიშველი სარქველით, აკუმულატორის გამაგრილებელი (გაფართოების სარქველი გამთიშველი სარქველით) და კონდიცირების მილები და ა.შ.; გაგრილების წყლის წრედი მოიცავს:ელექტრო წყლის ტუმბო, აკუმულატორი (მათ შორის გამაგრილებელი ფირფიტები), აკუმულატორის გამაგრილებლები, წყლის მილები, გაფართოების ავზები და სხვა აქსესუარები.