Otomotiv güç sisteminin termal yönetimi, geleneksel yakıtlı araç güç sisteminin termal yönetimi ve yeni enerji araç güç sisteminin termal yönetimi olmak üzere ikiye ayrılır. Günümüzde geleneksel yakıtlı araç güç sisteminin termal yönetimi oldukça olgunlaşmıştır. Geleneksel yakıtlı araçlar motorla çalışır, bu nedenle motor termal yönetimi, geleneksel otomotiv termal yönetiminin odak noktasıdır. Motor termal yönetimi esas olarak motorun soğutma sistemini içerir. Araç sistemindeki ısının %30'undan fazlasının, yüksek yük altında çalışırken motorun aşırı ısınmasını önlemek için motor soğutma devresi tarafından dışarı atılması gerekir. Motorun soğutma sıvısı kabini ısıtmak için kullanılır.
Geleneksel yakıtlı araçların güç ünitesi, motor ve şanzımanlardan oluşurken, yeni enerji araçları bataryalar, motorlar ve elektronik kontrol sistemlerinden oluşmaktadır. İki sistemin de termal yönetim yöntemlerinde büyük değişiklikler yaşanmıştır. Yeni enerji araçlarının güç bataryasının normal çalışma sıcaklığı aralığı 25-40℃'dir. Bu nedenle, bataryanın termal yönetimi hem onu sıcak tutmayı hem de ısıyı dağıtmayı gerektirir. Aynı zamanda, motorun sıcaklığı da çok yüksek olmamalıdır. Motorun sıcaklığı çok yüksek olursa, motorun kullanım ömrünü etkileyecektir. Bu nedenle, motorun da kullanım sırasında gerekli ısı dağıtım önlemlerini alması gerekir. Aşağıda, bataryanın termal yönetim sistemi ve motor elektronik kontrol sistemi ve diğer bileşenlerin termal yönetim sistemine ilişkin bir giriş yer almaktadır.
Güç bataryası termal yönetim sistemi
Güç bataryasının termal yönetim sistemi, kullanılan soğutma ortamlarına bağlı olarak esas olarak hava soğutma, sıvı soğutma, faz değişim malzemesi soğutma ve ısı borusu soğutma olmak üzere dört ana kategoriye ayrılır. Farklı soğutma yöntemlerinin prensipleri ve sistem yapıları oldukça farklıdır.
1) Güç bataryası hava soğutması: Batarya paketi ve dış hava, hava akışı yoluyla konvektif ısı alışverişi gerçekleştirir. Hava soğutması genellikle doğal soğutma ve zorlamalı soğutma olarak ikiye ayrılır. Doğal soğutma, araç çalışırken dış havanın batarya paketini soğutmasıdır. Zorlamalı hava soğutması ise batarya paketine karşı zorlamalı soğutma sağlamak için bir fanın takılmasıdır. Hava soğutmasının avantajları düşük maliyet ve kolay ticari uygulamadır. Dezavantajları ise düşük ısı dağıtım verimliliği, büyük yer kaplama oranı ve ciddi gürültü sorunlarıdır.PTC Hava Isıtıcısı)
2) Güç bataryası sıvı soğutma: Batarya paketinin ısısı sıvı akışı ile uzaklaştırılır. Sıvının özgül ısı kapasitesi havadan daha büyük olduğundan, sıvı soğutmanın soğutma etkisi hava soğutmasından daha iyidir ve soğutma hızı da hava soğutmasından daha hızlıdır; ayrıca ısı dağılımından sonra batarya paketinin sıcaklık dağılımı nispeten daha homojendir. Bu nedenle, sıvı soğutma ticari olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır.PTC Soğutma Suyu Isıtıcısı)
3) Faz Değiştiren Malzemelerin Soğutulması: Faz değiştiren malzemeler (PhaseChangeMaterial, PCM), parafin, hidratlı tuzlar, yağ asitleri vb. içerir ve faz değişimi gerçekleştiğinde kendi sıcaklıkları değişmeden büyük miktarda gizli ısıyı emebilir veya salabilirler. Bu nedenle, PCM'ler ek enerji tüketimi olmadan büyük bir termal enerji depolama kapasitesine sahiptir ve cep telefonları gibi elektronik ürünlerin pil soğutmasında yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, otomotiv güç pillerinde kullanımı hala araştırma aşamasındadır. Faz değiştiren malzemelerin düşük ısı iletkenliği sorunu vardır; bu da PCM'nin pil ile temas eden yüzeyinin erimesine, diğer kısımlarının ise erimemesine neden olur, bu da sistemin ısı transfer performansını düşürür ve büyük boyutlu güç pilleri için uygun değildir. Bu sorunlar çözülebilirse, PCM soğutması yeni enerji araçlarının termal yönetimi için en potansiyel geliştirme çözümü haline gelecektir.
4) Isı Borulu Soğutma: Isı borusu, faz değişimli ısı transferine dayalı bir cihazdır. Isı borusu, doymuş bir çalışma ortamı/sıvısı (su, etilen glikol veya aseton vb.) ile doldurulmuş, sızdırmaz bir kap veya sızdırmaz bir borudur. Isı borusunun bir kısmı buharlaşma ucu, diğer kısmı ise yoğunlaşma ucudur. Sadece batarya paketinin ısısını emmekle kalmaz, aynı zamanda batarya paketini de ısıtır. Şu anda en ideal güç bataryası termal yönetim sistemidir. Ancak, hala araştırma aşamasındadır.
5) Soğutucu akışkanla doğrudan soğutma: Doğrudan soğutma, R134a soğutucu akışkanı ve diğer soğutucu akışkanların buharlaşma ve ısı emme prensibini kullanan ve klima sisteminin evaporatörünü akü kutusuna yerleştirerek akü kutusunu hızlı bir şekilde soğutmayı sağlayan bir yöntemdir. Doğrudan soğutma sistemi yüksek soğutma verimliliğine ve büyük soğutma kapasitesine sahiptir.
Yayın tarihi: 29 Nisan 2024
