Yakıt hücresi teknolojisi hala ağırlıklı olarak ticari araçlarda kullanılsa da, binek otomobillerde yalnızca Toyota, Honda ve Hyundai'nin ürünleri bulunuyor. Ancak bu makale binek otomobillere odaklandığı ve karşılaştırma yapılan diğer modeller de binek otomobil olduğu için, burada örnek olarak Toyota Mirai'yi ele alacağız.
Yakıt hücresi termal yönetim sistemi aşağıdaki üç ana noktayı içermektedir:
Yakıt hücresi reaktörünün ısı dağıtım gereksinimleri
Reaktör, hidrojen-oksijen reaksiyonunun gerçekleştiği yerdir ve elektrik üretirken ısı da üretir. Sıcaklıktaki artış, reaktörün deşarj gücünü artırmaya yardımcı olur, ancak ısı toplanamaz; bu nedenle reaksiyon ürünü olan su ve reaktör soğutucusu, ısıyı dağıtmak için birlikte akmalıdır.
Reaktörün sıcaklığının korunması, sürücünün sürüş sistemi için dinamik ihtiyaçlarını karşılamak üzere çıkış gücünün etkin bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Reaktörün ve motor invertörünün güç elektroniği tarafından üretilen ısı, kışın kokpit ısıtmasının bir parçası olarak kullanılabilir.
Reaktörün soğuk çalıştırılması sorunu
Yakıt hücresi reaktörü düşük sıcaklıkta doğrudan elektrik üretemez, bu nedenle normal çalışma moduna geçmeden önce dışarıdan ısıtılması gerekir.
Bu noktada, yukarıda bahsedilen ısı dağıtım devresinin bir ısıtma devresine dönüştürülmesi gerekmektedir ve buradaki anahtarlama, üç yollu iki yollu vanaya benzer bir devre kontrol vanası gerektirebilir.
Isıtma harici bir cihazla yapılabilir.elektrikli PTC ısıtıcıElektrikli ısıtma gücü, bataryadan sağlanır. Ayrıca reaktörün kendi ısısını üretmesini sağlayan bir teknoloji de mevcut gibi görünüyor; böylece reaksiyon sonucu oluşan enerji, reaktörün gövdesini ısıtmak için daha çok ısı şeklinde kullanılır.
Takviye soğutma
Bu kısım, daha önce bahsedilen hibrit otomobil partisine biraz benziyor; reaktörün güç ihtiyacını karşılamak için, reaktif oksijen miktarına da belirli bir ihtiyaç var, bu nedenle hava girişinin basıncının artırılması ve böylece oksijenin kütle akışının artırılması gerekiyor. Bu nedenle, sıcaklık aralığı diğer bileşenlere nispeten yakın olduğu için aynı soğutma devresine seri olarak bağlanabilen sonradan soğutma devreye giriyor.
Tamamen Elektrikli Araçlar
Özetle, günümüz piyasasında en popüler oyuncular tamamen elektrikli araçlardır. Elektrikli araçların termal yönetimi konusunda tüm büyük otomobil üreticileri ve tedarikçileri tarafından araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Aşağıda, diğer araç türlerinden farklılaştığı üç ana nokta yer almaktadır:
Kış mevsimiyle ilgili endişeler
Menzilin büyük bir kısmı, termal yönetimle ilgili olmayan unsurlar olan batarya enerji yoğunluğuna, araç elektrik tüketimine ve rüzgar direncine bağlıdır, ancak kış aylarında bu durum o kadar belirgin değildir.
Kokpitteki konforu ve yüksek voltajlı bataryanın soğuk çalıştırma gereksinimini karşılamak için termal yönetim sistemi tarafından çok fazla elektrik enerjisi tüketilir ve kış aylarında menzilde önemli bir azalma artık normal hale gelmiştir.
Bunun temel nedeni, tamamen elektrikli araç tahrik sisteminin ısı üretiminin motora kıyasla çok daha fazla olması, bataryanın ve sıcaklığın hassas olmasıdır.
Şu anda yaygın olarak kullanılan çözümler arasında ısı pompası sistemi, tahrik sistemi ısısı ve kompresör çevrimi yoluyla kabin ve bataryaya sağlanan çevresel ısı yer almaktadır; ayrıca Weimar EX5'te de bu sistem kullanılmaktadır.dizel ısıtıcılarDizel yakıtın yanma ısısının bir kısmının batarya ve kabin ön ısıtması için kullanılması.PTC ısıtıcılarBir diğeri ise bataryanın kendi kendini ısıtma teknolojisidir; bu sayede batarya çalıştırıldığında her bir batarya ünitesinin ısınması için az miktarda enerji kullanılır ve böylece harici ısı değişim devrelerine olan bağımlılık azaltılır.
Yayın tarihi: 20 Nisan 2023
