თერმული მართვის გადაწყვეტილებები ბატარეის სისტემებისთვის

ეჭვგარეშეა, რომ ტემპერატურის ფაქტორს გადამწყვეტი გავლენა აქვს აკუმულატორების მუშაობაზე, სიცოცხლის ხანგრძლივობასა და უსაფრთხოებაზე. ზოგადად, ჩვენ ველით, რომ აკუმულატორის სისტემა იმუშავებს 15~35℃ დიაპაზონში, რათა მიღწეულ იქნას საუკეთესო სიმძლავრე და შემავალი ენერგია, მაქსიმალური ხელმისაწვდომი ენერგია და ყველაზე ხანგრძლივი ციკლის ვადა (თუმცა დაბალ ტემპერატურაზე შენახვამ შეიძლება გაახანგრძლივოს აკუმულატორის კალენდარული სიცოცხლის ხანგრძლივობა, მაგრამ დაბალ ტემპერატურაზე შენახვას დიდად აზრი არ აქვს, რადგან აკუმულატორები ამ მხრივ ძალიან ჰგვანან ადამიანებს).

ამჟამად, კვების აკუმულატორის სისტემის თერმული მართვა ძირითადად შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად: ბუნებრივი გაგრილება, ჰაერით გაგრილება, სითხით გაგრილება და პირდაპირი გაგრილება. მათ შორის, ბუნებრივი გაგრილება პასიური თერმული მართვის მეთოდია, ხოლო ჰაერით გაგრილება, სითხით გაგრილება და პირდაპირი დენი აქტიურია. ამ სამ კატეგორიას შორის მთავარი განსხვავება სითბოს გაცვლის გარემოს განსხვავებაა.

· ბუნებრივი გაგრილება
თავისუფალ გაგრილებას სითბოს გაცვლისთვის დამატებითი მოწყობილობები არ გააჩნია. მაგალითად, BYD-მ ბუნებრივი გაგრილება დანერგა Qin, Tang, Song, E6, Tengshi და სხვა მოდელებში, რომლებიც იყენებენ LFP ელემენტებს. გასაგებია, რომ შემდეგი BYD გადავა თხევად გაგრილებაზე სამმაგი ელემენტების გამოყენებით მოდელებისთვის.

· ჰაერის გაგრილება (PTC ჰაერის გამათბობელი)
ჰაერით გაგრილება სითბოს გადამცემ საშუალებად ჰაერს იყენებს. არსებობს ორი გავრცელებული ტიპი. პირველს პასიური ჰაერით გაგრილება ეწოდება, რომელიც სითბოს გაცვლისთვის პირდაპირ გარე ჰაერს იყენებს. მეორე ტიპია აქტიური ჰაერით გაგრილება, რომელსაც შეუძლია გარე ჰაერის წინასწარ გაცხელება ან გაგრილება ბატარეის სისტემაში შესვლამდე. ადრეულ ეტაპზე, იაპონური და კორეული ელექტრომობილების მრავალი მოდელი ჰაერით გაგრილებას იყენებდა.

· თხევადი გაგრილება
თხევადი გაგრილების სისტემა სითბოს გადამცემ საშუალებად ანტიფრიზს (მაგალითად, ეთილენგლიკოლს) იყენებს. ხსნარში, როგორც წესი, სითბოს გაცვლის რამდენიმე განსხვავებული სქემაა. მაგალითად, VOLT-ს აქვს რადიატორის წრედი, კონდიციონერის წრედი (PTC კონდიციონერი), და PTC წრედი (PTC გამაგრილებლის გამაცხელებელი). აკუმულატორის მართვის სისტემა რეაგირებს, რეგულირდება და გადართვას ახდენს თერმული მართვის სტრატეგიის შესაბამისად. TESLA Model S-ს აქვს ძრავის გაგრილების სისტემასთან მიმდევრობით დაკავშირებული წრედი. როდესაც აკუმულატორის დაბალ ტემპერატურაზე გაცხელებაა საჭირო, ძრავის გაგრილების წრედი მიმდევრობით უკავშირდება აკუმულატორის გაგრილების წრედს და ძრავას შეუძლია აკუმულატორის გაცხელება. როდესაც კვების აკუმულატორი მაღალ ტემპერატურაზეა, ძრავის გაგრილების წრედი და აკუმულატორის გაგრილების წრედი პარალელურად რეგულირდება და ორივე გაგრილების სისტემა სითბოს დამოუკიდებლად გაფანტავს.

1. გაზის კონდენსატორი

2. მეორადი კონდენსატორი

3. მეორადი კონდენსატორის ვენტილატორი

4. გაზის კონდენსატორის ვენტილატორი

5. კონდიციონერის წნევის სენსორი (მაღალი წნევის მხარე)

6. კონდიციონერის ტემპერატურის სენსორი (მაღალი წნევის მხარე)

7. ელექტრონული კონდიციონერის კომპრესორი

8. კონდიციონერის წნევის სენსორი (დაბალი წნევის მხარე)

9. კონდიციონერის ტემპერატურის სენსორი (დაბალი წნევის მხარე)

10. გაფართოების სარქველი (გამაგრილებელი)

11. გაფართოების სარქველი (აორთქლება)

· პირდაპირი გაგრილება
პირდაპირი გაგრილება სითბოს გაცვლის საშუალებად იყენებს მაცივარ აგენტს (ფაზის შემცვლელი მასალა). მაცივარ აგენტს შეუძლია დიდი რაოდენობით სითბოს შთანთქმა აირადი-თხევადი ფაზის გადასვლის პროცესში. მაცივარ აგენტთან შედარებით, სითბოს გადაცემის ეფექტურობა შეიძლება სამჯერ მეტად გაიზარდოს და აკუმულატორი უფრო სწრაფად შეიცვალოს. სისტემაში არსებული სითბო გამოიდევნება. პირდაპირი გაგრილების სქემა გამოყენებულია BMW i3-ში.

 

გაგრილების ეფექტურობის გარდა, ბატარეის სისტემის თერმული მართვის სქემამ უნდა გაითვალისწინოს ყველა ბატარეის ტემპერატურის თანმიმდევრულობა. PACK-ს ასობით ელემენტი აქვს და ტემპერატურის სენსორს არ შეუძლია ყველა ელემენტის აღმოჩენა. მაგალითად, Tesla Model S-ის მოდულში 444 ელემენტია, მაგრამ მხოლოდ 2 ტემპერატურის აღმოჩენის წერტილია განლაგებული. ამიტომ, აუცილებელია ბატარეის მაქსიმალურად თანმიმდევრული უზრუნველყოფა თერმული მართვის დიზაინის მეშვეობით. კარგი ტემპერატურის თანმიმდევრულობა კი ისეთი თანმიმდევრული მუშაობის პარამეტრების წინაპირობაა, როგორიცაა ბატარეის სიმძლავრე, სიცოცხლის ხანგრძლივობა და SOC.