ახალი ენერგიის სატრანსპორტო საშუალების თერმული მართვის ტექნოლოგიის განახლების მიმართულება

ბატარეის თერმული მართვა

აკუმულატორის მუშაობის პროცესში ტემპერატურა დიდ გავლენას ახდენს მის მუშაობაზე. თუ ტემპერატურა ძალიან დაბალია, ამან შეიძლება გამოიწვიოს აკუმულატორის სიმძლავრისა და ტევადობის მკვეთრი შემცირება და მოკლე ჩართვაც კი. აკუმულატორის თერმული მართვის მნიშვნელობა სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება, რადგან ძალიან მაღალი ტემპერატურა შეიძლება გამოიწვიოს აკუმულატორის დაშლა, კოროზია, აალება ან აფეთქებაც კი. აკუმულატორის სამუშაო ტემპერატურა მუშაობის, უსაფრთხოებისა და ხანგრძლივობის განსაზღვრის მთავარი ფაქტორია. მუშაობის თვალსაზრისით, ძალიან დაბალი ტემპერატურა გამოიწვევს აკუმულატორის აქტივობის შემცირებას, რაც გამოიწვევს დატენვისა და განმუხტვის მუშაობის შემცირებას და აკუმულატორის სიმძლავრის მკვეთრ შემცირებას. შედარების შედეგად დადგინდა, რომ როდესაც ტემპერატურა 10°C-მდე ეცემა, აკუმულატორის განმუხტვის ტევადობა ნორმალური ტემპერატურის 93%-ს შეადგენს; თუმცა, როდესაც ტემპერატურა -20°C-მდე ეცემა, აკუმულატორის განმუხტვის ტევადობა ნორმალური ტემპერატურის 93%-ს შეადგენს.

ლი ჯუნქიუს და სხვების მიერ ჩატარებულმა კვლევებმა აღნიშნა, რომ უსაფრთხოების თვალსაზრისით, თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, აკუმულატორის გვერდითი რეაქციები დაჩქარდება. როდესაც ტემპერატურა 60°C-ს უახლოვდება, აკუმულატორის შიდა მასალები/აქტიური ნივთიერებები დაიშლება და შემდეგ მოხდება „თერმული გადინება“, რაც გამოიწვევს ტემპერატურის უეცარ მატებას, 400 ~ 1000 ℃-მდეც კი, რაც ხანძარსა და აფეთქებას გამოიწვევს. თუ ტემპერატურა ძალიან დაბალია, აკუმულატორის დატენვის სიჩქარე უნდა შენარჩუნდეს უფრო დაბალ დატენვის სიჩქარეზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში ეს გამოიწვევს ლითიუმის დაშლას და შიდა მოკლე ჩართვას, რის შედეგადაც აალება დაიწყება.

ელემენტის ხანგრძლივობის თვალსაზრისით, ტემპერატურის გავლენა ელემენტის ხანგრძლივობაზე არ შეიძლება იგნორირებული იყოს. დაბალტემპერატურულ დატენვაზე მიდრეკილ ელემენტებში ლითიუმის დეპონირება იწვევს ელემენტის ციკლის სწრაფ შემცირებას ათობითჯერ, ხოლო მაღალი ტემპერატურა მნიშვნელოვნად იმოქმედებს ელემენტის კალენდარულ ხანგრძლივობასა და ციკლურ ხანგრძლივობაზე. კვლევამ აჩვენა, რომ როდესაც ტემპერატურა 23 ℃-ია, ელემენტის კალენდარული ხანგრძლივობა 80%-იანი დარჩენილი სიმძლავრით დაახლოებით 6238 დღეა, მაგრამ როდესაც ტემპერატურა 35 ℃-მდე აიწევს, კალენდარული ხანგრძლივობა დაახლოებით 1790 დღეა, ხოლო როდესაც ტემპერატურა 55 ℃-ს მიაღწევს, კალენდარული ხანგრძლივობა დაახლოებით 6238 დღეა. მხოლოდ 272 დღე.

ამჟამად, ხარჯებისა და ტექნიკური შეზღუდვების გამო, ბატარეის თერმული მართვა (BTMS) არ არის გაერთიანებული გამტარი გარემოს გამოყენებაში და შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ტექნიკურ გზად: ჰაერით გაგრილება (აქტიური და პასიური), თხევადი გაგრილება და ფაზის შეცვლის მასალები (PCM). ჰაერით გაგრილება შედარებით მარტივია, არ აქვს გაჟონვის რისკი და ეკონომიურია. ის შესაფერისია LFP აკუმულატორების და მცირე ავტომობილების ველების საწყისი განვითარებისთვის. თხევადი გაგრილების ეფექტი უკეთესია, ვიდრე ჰაერით გაგრილების, და ღირებულებაც გაზრდილია. ჰაერთან შედარებით, თხევადი გაგრილების გარემო ხასიათდება დიდი სპეციფიკური თბოტევადობით და მაღალი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტით, რაც ეფექტურად ანაზღაურებს დაბალი ჰაერით გაგრილების ეფექტურობის ტექნიკურ ნაკლოვანებას. ეს ამჟამად მსუბუქი ავტომობილების ოპტიმიზაციის მთავარი გეგმაა. ჟანგ ფუბინმა თავის კვლევაში აღნიშნა, რომ თხევადი გაგრილების უპირატესობაა სწრაფი სითბოს გაფრქვევა, რაც უზრუნველყოფს აკუმულატორის ერთგვაროვან ტემპერატურას და შესაფერისია დიდი სითბოს გამომუშავების მქონე აკუმულატორებისთვის; ნაკლოვანებებია მაღალი ღირებულება, შეფუთვის მკაცრი მოთხოვნები, სითხის გაჟონვის რისკი და რთული სტრუქტურა. ფაზის შეცვლის მასალებს აქვთ როგორც სითბოს გაცვლის ეფექტურობა, ასევე ფასის უპირატესობები, ასევე დაბალი ტექნიკური ხარჯები. ამჟამინდელი ტექნოლოგია ჯერ კიდევ ლაბორატორიულ ეტაპზეა. ფაზური ცვლის მასალების თერმული მართვის ტექნოლოგია ჯერ კიდევ სრულად არ არის განვითარებული და მომავალში ეს ბატარეის თერმული მართვის განვითარების ყველაზე პოტენციური მიმართულებაა.

საერთო ჯამში, თხევადი გაგრილება ამჟამად მთავარი ტექნოლოგიური გზაა, ძირითადად შემდეგი მიზეზების გამო:

(1) ერთი მხრივ, ამჟამინდელ მეინსტრიმულ მაღალი ნიკელის სამმაგი აკუმულატორებს ახასიათებთ უარესი თერმული სტაბილურობა, ვიდრე ლითიუმის რკინის ფოსფატის აკუმულატორებს, უფრო დაბალი თერმული გადინების ტემპერატურა (დაშლის ტემპერატურა, 750 °C ლითიუმის რკინის ფოსფატისთვის, 300 °C სამმაგი ლითიუმის აკუმულატორებისთვის) და უფრო მაღალი სითბოს გამომუშავება. მეორე მხრივ, ლითიუმის რკინის ფოსფატის გამოყენების ახალი ტექნოლოგიები, როგორიცაა BYD-ის blade აკუმულატორი და Ningde-ს ეპოქის CTP, აღმოფხვრის მოდულებს, აუმჯობესებს სივრცის გამოყენებას და ენერგიის სიმკვრივეს და კიდევ უფრო უწყობს ხელს აკუმულატორის თერმული მართვის გაუმჯობესებას ჰაერით გაგრილების ტექნოლოგიიდან სითხით გაგრილების დახრის ტექნოლოგიაზე.

(2) სუბსიდიების შემცირების შესახებ რეკომენდაციებისა და მომხმარებლების მიერ მართვის დიაპაზონთან დაკავშირებული შფოთვის გავლენის ქვეშ, ელექტრომობილების მართვის დიაპაზონი კვლავ იზრდება და ბატარეის ენერგიის სიმკვრივის მოთხოვნები სულ უფრო და უფრო იზრდება. გაიზარდა მოთხოვნა უფრო მაღალი სითბოს გადაცემის ეფექტურობის მქონე თხევადი გაგრილების ტექნოლოგიაზე.

(3) მოდელები ვითარდება საშუალო და მაღალი კლასის მოდელების მიმართულებით, საკმარისი ბიუჯეტით, კომფორტისკენ სწრაფვით, კომპონენტების დაბალი ხარვეზებისადმი ტოლერანტობითა და მაღალი მუშაობით, ხოლო თხევადი გაგრილების გადაწყვეტა უფრო მეტად შეესაბამება მოთხოვნებს.

მიუხედავად იმისა, ტრადიციული ავტომობილია თუ ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილი, მომხმარებელთა მოთხოვნა კომფორტზე სულ უფრო და უფრო იზრდება და კაბინის თერმული მართვის ტექნოლოგია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი გახდა. გაგრილების მეთოდების თვალსაზრისით, ჩვეულებრივი კომპრესორების ნაცვლად გამოიყენება ელექტრო კომპრესორები, ხოლო აკუმულატორები, როგორც წესი, დაკავშირებულია კონდიცირების გაგრილების სისტემებთან. ტრადიციული მანქანები ძირითადად იყენებენ რხევის ფირფიტის ტიპს, ხოლო ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილები ძირითადად იყენებენ ვორტექსის ტიპს. ამ მეთოდს აქვს მაღალი ეფექტურობა, მსუბუქი წონა, დაბალი ხმაური და მაღალი თავსებადობა ელექტროძრავის ენერგიასთან. გარდა ამისა, სტრუქტურა მარტივია, მუშაობა სტაბილურია და მოცულობითი ეფექტურობა 60%-ით მეტია რხევის ფირფიტის ტიპთან შედარებით. %დაახლოებით. გათბობის მეთოდის თვალსაზრისით, PTC გათბობა (PTC ჰაერის გამათბობელი/PTC გამაგრილებლის გამაცხელებელი) საჭიროა და ელექტრომობილებს არ აქვთ ნულოვანი ღირებულების სითბოს წყაროები (მაგალითად, შიდა წვის ძრავის გამაგრილებელი საშუალება)