Yeni enerji araçlarının temel teknolojilerinden biri de güç bataryalarıdır. Bataryaların kalitesi, bir yandan elektrikli araçların maliyetini, diğer yandan da elektrikli araçların sürüş menzilini belirler. Kabul görme ve hızlı benimseme için kilit bir faktördür.
Güç bataryalarının kullanım özelliklerine, gereksinimlerine ve uygulama alanlarına göre, yurt içi ve yurt dışındaki güç bataryası araştırma ve geliştirme türleri kabaca şunlardır: kurşun-asit bataryalar, nikel-kadmiyum bataryalar, nikel-metal hidrit bataryalar, lityum-iyon bataryalar, yakıt hücreleri vb. Bunların arasında lityum-iyon bataryaların geliştirilmesi en çok ilgi çekmektedir.
Güç bataryasının ısı üretme davranışı
Güç batarya modülünün ısı kaynağı, ısı üretim hızı, batarya ısı kapasitesi ve diğer ilgili parametreleri, bataryanın doğasıyla yakından ilişkilidir. Batarya tarafından salınan ısı, bataryanın kimyasal, mekanik ve elektriksel doğasına ve özelliklerine, özellikle de elektrokimyasal reaksiyonun doğasına bağlıdır. Batarya reaksiyonunda üretilen ısı enerjisi, batarya reaksiyon ısısı Qr ile ifade edilebilir; elektrokimyasal polarizasyon, bataryanın gerçek voltajının denge elektromotor kuvvetinden sapmasına neden olur ve batarya polarizasyonunun neden olduğu enerji kaybı Qp ile ifade edilir. Reaksiyon denklemine göre ilerleyen batarya reaksiyonuna ek olarak, bazı yan reaksiyonlar da vardır. Tipik yan reaksiyonlar arasında elektrolit ayrışması ve bataryanın kendi kendine deşarjı bulunur. Bu süreçte üretilen yan reaksiyon ısısı Qs'dir. Ayrıca, herhangi bir bataryanın kaçınılmaz olarak direnci olacağından, akım geçtiğinde Joule ısısı Qj üretilir. Bu nedenle, bir bataryanın toplam ısısı, aşağıdaki unsurların ısılarının toplamıdır: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Şarj (deşarj) işlemine bağlı olarak, bataryanın ısı üretmesine neden olan ana faktörler de farklıdır. Örneğin, batarya normal şekilde şarj edildiğinde, baskın faktör Qr'dir; batarya şarjının sonraki aşamasında ise elektrolitin ayrışması nedeniyle yan reaksiyonlar meydana gelmeye başlar (yan reaksiyon ısısı Qs'dir). Batarya neredeyse tamamen şarj olduğunda ve aşırı şarj edildiğinde ise esas olarak elektrolit ayrışması olur ve burada Qs baskındır. Joule ısısı Qj, akım ve dirence bağlıdır. Yaygın olarak kullanılan şarj yöntemi sabit akım altında gerçekleştirilir ve bu durumda Qj belirli bir değerdedir. Ancak, çalıştırma ve hızlanma sırasında akım nispeten yüksektir. Hibrit elektrikli araçlar için bu, onlarca ila yüzlerce amperlik bir akıma eşdeğerdir. Bu durumda, Joule ısısı Qj çok büyüktür ve batarya ısı salınımının ana kaynağı haline gelir.
Isı yönetimi kontrol edilebilirliği açısından bakıldığında, ısı yönetimi sistemleri (HVHIsı transfer ortamı açısından bakıldığında, termal yönetim sistemleri aktif ve pasif olmak üzere ikiye ayrılabilir. Isı transfer ortamı perspektifinden bakıldığında ise, hava soğutmalı (PTC Hava Isıtıcısı), sıvı soğutmalı(PTC Soğutma sıvısı ısıtıcısı), ve faz değişimli termal depolama.
Soğutucu akışkan (PTC Soğutucu Isıtıcı) ortam olarak kullanılarak ısı transferi için, modül ile su ceketi gibi sıvı ortam arasında, konveksiyon ve ısı iletimi şeklinde dolaylı ısıtma ve soğutma sağlamak üzere bir ısı transfer bağlantısı kurulması gereklidir. Isı transfer ortamı su, etilen glikol veya hatta soğutucu akışkan olabilir. Ayrıca, kutup parçasının dielektrik sıvıya daldırılmasıyla doğrudan ısı transferi de mümkündür, ancak kısa devreyi önlemek için yalıtım önlemleri alınmalıdır.
Pasif soğutma genellikle sıvı-ortam havası ısı değişimini kullanır ve ardından ikincil ısı değişimi için aküye soğutucu akışkanlar (cocoon) yerleştirirken, aktif soğutma birincil soğutmayı sağlamak için motor soğutma sıvısı-sıvı ortam ısı eşanjörlerini veya PTC elektrikli ısıtma/termal yağ ısıtmasını kullanır. Isıtma, yolcu kabini havası/klima soğutucu akışkan-sıvı ortam ile birincil soğutma.
Hava ve sıvıyı ortam olarak kullanan termal yönetim sistemlerinde, fanlar, su pompaları, ısı eşanjörleri, ısıtıcılar, boru hatları ve diğer aksesuarlara duyulan ihtiyaç nedeniyle yapı çok büyük ve karmaşık hale gelir; ayrıca pil enerjisi tüketir ve pil gücü yoğunluğunu ve enerji yoğunluğunu azaltır.
Su soğutmalı akü soğutma sistemi, akü ısısını akü soğutucusu aracılığıyla klima soğutma sistemine ve ardından kondenser aracılığıyla çevreye aktarmak için soğutucu ( %50 su/%50 etilen glikol) kullanır. Akü giriş suyu sıcaklığı, ısı alışverişinden sonra akü tarafından soğutulur ve daha düşük bir sıcaklığa kolayca ulaşılır; akü, en iyi çalışma sıcaklığı aralığında çalışacak şekilde ayarlanabilir; sistem prensibi şekilde gösterilmiştir. Soğutma sisteminin ana bileşenleri şunlardır: kondenser, elektrikli kompresör, evaporatör, kapatma vanalı genleşme vanası, akü soğutucusu (kapatma vanalı genleşme vanası) ve klima boruları vb.; soğutma suyu devresi şunları içerir: elektrikli su pompası, akü (soğutma plakaları dahil), akü soğutucuları, su boruları, genleşme tankları ve diğer aksesuarlar.
Yayın tarihi: 27 Nisan 2023
