Yeni Enerji Aracında Doğrudan Soğutma ve Sıvı SoğutmaPil Paketleri:
İlkeler, Avantajlar ve Dezavantajlar
I. Piller neden "hem sıcağa hem de soğuğa duyarlıdır"?
Güç pillerinin performansı sıcaklıkla güçlü bir şekilde ilişkilidir: 45 derecenin üzerinde kapasite kaybı hızlanır ve çevrim ömrü %30'dan fazla kısalabilir; 60 derecenin üzerinde elektrolit ayrışır, SEI filmi kırılır ve ciddi vakalarda termal kaçak tetiklenir. Düşük sıcaklıklarda iç direnç artar, şarj sırasında lityum kaplama oluşur ve menzil azalır. Lityum-iyon piller için en uygun çalışma aralığının genellikle 25–40 derece olduğu kabul edilir ve mühendislikte hücre sıcaklığı farkı<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
Şu anda binek araçlar için en yaygından en agresife doğru sıralanan dört ana aktif soğutma türü bulunmaktadır:
• Pasif hava soğutma (doğal soğutma): Pil takımının ısı değişim kanatçıkları yoluyla doğal konveksiyona dayanır. Hiç güç tüketmez ve en düşük maliyete sahiptir, ancak ısı yayılımı son derece yavaştır. Yaygın kullanılan binek araçlarda aşamalı olarak kaldırıldı ve yalnızca ilk düşük-hızlı arabalarda bulunuyor.
• Aktif hava soğutma: Konveksiyonu zorlamak için bir fan kullanır. Basit bir yapıya sahiptir ve bakımı ucuzdur, ancak havanın termal iletkenliği yalnızca 0,026 W/(m·K)'dir, bu da yüksek sıcaklıklarda düşük verimliliğe neden olur. Çoğunlukla fiyatı 100.000 RMB'nin altında olan giriş-seviyesi arabalarda bulunur (bazı Wuling Hongguang MINI'ler ve BAIC New Energy araçları gibi).
• Sıvı soğutma: Şu anda orta{0}}ila-yüksek-son teknolojiye sahip araçlarda standarttır. Soğutma sıvısı (etilen glikol sulu çözeltisi), hem hızlı-şarj ısı dağılımını hem de düşük-sıcaklıkta ısıtmayı sağlayarak ısıyı uzaklaştırmak için sirkülasyon yapar ve ana pazar payını elinde tutar.
• Doğrudan soğutucu akışkan soğutma: Klima soğutucusu doğrudan akü paketinin içindeki evaporatöre verilir, böylece "sıfır-mesafeli" faz değişimli ısı emilimi elde edilir ve bu da en yüksek verimliliği sağlar.
▸ Daldırma Soğutma (Gelişen Teknoloji): 2024'ten sonra küçük-toplu kurulumlar, büyük-ölçekli seri üretim henüz mevcut değil; akü hücreleri yalıtkan soğutucuya (florlu sıvı/sentetik ester) daldırılmıştır, bu da en düzgün ısı dağılımını sağlar, ancak yüksek maliyet ve bakım zorluğuna yol açar; şu anda yalnızca az sayıda model bunu pilot seçenek olarak kullanıyor.
Sıvı Co:Temel Kavramlar ve İlkeler
Sıvı soğutma, ısı değişim ortamı olarak bir soğutucu (genellikle yaklaşık 0,5 W/(m·K termal iletkenliğe sahip sulu bir etilen glikol çözeltisi) kullanır. Bir su pompası, soğutma sıvısını akü paketi içindeki kanallarda dolaşmaya yönlendirir, Chiller'e (akü soğutucusu) ulaşmadan önce ısıyı emerek soğutma için klima soğutucusu ile ısı alışverişinde bulunur ve ardından soğutma plakasına geri döner. Temel bileşenler: Elektrikli kompresör → Soğutucu → Elektrikli su pompası → Sıvı soğutma plakası → Vana gövdesi (dört-yollu/sekiz-yollu) → PTC ısıtıcı.
Avantajları
• Hücre sıcaklığı farkını ±2 derece dahilinde kontrol eden, kullanım ömrünü doğrudan uzatan ve tutarlılığı artıran optimum sıcaklık eşitliği;
• Piyasadaki mevcut ana çözümü temsil eden olgun teknoloji ve-köklü tedarik zinciri;
• Araç termal yönetimiyle derin entegrasyon (motor atık ısı geri kazanımı, kabin ısı pompası) ve düşük-sıcaklıkta ısıtma için PTC ekleme yeteneği;
• Kolay bakım için modüler olarak değiştirilebilir soğuk plakalar.
Dezavantajları
• Daha fazla bileşen içeren karmaşık sistem, yaklaşık %15–%20 daha yüksek başlangıç maliyetlerine neden olur;
• Ek bir su pompası ve soğutma sıvısı devresi aracın ağırlığını artırır ve su pompasının güç tüketimi menzili etkiler;
• Düzenli soğutma sıvısı seviyesi kontrolleri gerektiren soğutma sıvısı sızıntısı riski;
• Dolaylı ısı değişimi, yüksek şarj oranlarında doğrudan soğutmayla karşılaştırıldığında daha yavaş tepki hızlarına neden olur.
Doğrudan Soğutma: Temel Kavramlar ve İlkeler
Soğutucu Akışkan Doğrudan Soğutma, pil soğutma sistemini klima sistemiyle yüksek düzeyde birleştirir;-esasen klimanın buharlaştırıcısını doğrudan pil takımına yerleştirir. Soğutucu akışkan (ana akım R134a, R1234yf, faz değişiminin gizli ısısı > 200 kJ/kg) buharlaşır ve doğrudan-soğutma plakası içindeki ısıyı emer, ısıyı doğrudan akü hücresinden uzaklaştırır. Temel bileşenler: elektrikli kompresör → kondansatör → elektronik genleşme valfi → doğrudan-soğutma plakası → gaz-sıvı ayırıcı, su pompası, soğutma devresi ve soğutucu ihtiyacını ortadan kaldırır.
Avantajları
• İkincil ısı değişim aşamasını ortadan kaldırır, termal direnci yaklaşık %40 oranında azaltır ve sıvı soğutmayla karşılaştırıldığında ısı değişim verimliliğini (ısı değişim aşaması) %20 ila %50 artırır (çalışma koşullarına göre değişen çoklu simülasyonlar ve deneme testleri; bu, ısı değişim aşamasındaki termal dirençteki azalmayı ifade eder, genel araç enerji verimliliğinde buna karşılık gelen bir iyileşme anlamına gelmez);
• Şasi sınırlamaları olan araçlar için faydalı olan daha hafif ve daha kompakt sistem (yaklaşık %30 daha küçük hacim);
• Su pompasının sürekli güç tüketimini ortadan kaldırır ve potansiyel olarak aynı çalışma koşulları altında enerji tüketimini 100 kilometrede yaklaşık 0,8 kWh azaltır (tek-araç simülasyon tahmini, yol koşullarına ve ortam sıcaklığına göre dalgalanır, yalnızca referans amaçlıdır);
• 800V süper-hızlı şarjla uyumludur, aşırı ısınma olmadan sürekli 4C veya daha yüksek hızlara ulaşabilmektedir.
Dezavantajları
• Doğrudan soğutma plakalarının son derece yüksek basınç direnci ve sızdırmazlık gereksinimleri vardır, bu da yüksek üretim ve montaj engellerine yol açar;
• İki-fazlı akış, sıcaklık tekdüzeliğinin kontrol edilmesini zorlaştırır: Düşük sıcaklık ve düşük yük koşulları altında, soğutucu, doğrudan soğutma plakası içinde eşit olmayan gaz-sıvı dağılımına eğilimlidir, bu da bölgesel aşırı soğutmaya veya yetersiz ısı değişimine ve sıcaklık homojenliğinde önemli bir azalmaya yol açar;
• Soğutucu sızıntısı doğrudan akü modülünü kirletecektir; yüksek entegrasyon, onarımların sıklıkla tamamen değiştirilmesini gerektirmesi ve bunun da yüksek maliyetlere yol açması anlamına gelir;
• Kontrol stratejileri karmaşıktır (-donma önleme,-aşırı soğutma önleme) ve teknoloji olgunluğu sıvı soğutmaya göre daha düşüktür.
