Akü Termal Yönetim Sistemi (BTMS)
Akü Termal Yönetim Sistemi (BTMS), elektrikli bir aracın temel sistemlerinden biridir ve tüm aracın güvenliğini, performansını ve ömrünü doğrudan etkiler.
I. Pillerin Neden Termal Yönetime İhtiyacı Var?
Güç pilleri, özellikle de lityum{0}}iyon piller performansları, ömürleri ve güvenlikleri açısından büyük ölçüde çalışma sıcaklığına bağlıdır.
Optimum Çalışma Aralığı
Piller için ideal çalışma sıcaklığı aralığı genellikle 15 derece ila 40 derece arasındadır; en uygun aralık ise yaklaşık 20 derece ila 35 derece arasındadır.
Yüksek Sıcaklık Tehlikeleri
Aşırı yüksek sıcaklıklar (örn. 60 dereceyi aşan) pil kapasitesinin azalmasını hızlandırır, iç direnci artırır ve aşırı durumlarda termal kaçakları tetikleyerek yangına ve patlamaya neden olabilir.
Düşük Sıcaklık Tehlikeleri
Aşırı düşük sıcaklıklar, pil içindeki dahili kimyasal reaksiyonların hızını azaltır, bu da kapasite ve güç çıkışında keskin bir düşüşe, şarj zorluklarına ve potansiyel olarak lityum birikmesine neden olarak pile zarar verir.
Sıcaklık Farkı Tehlikeleri
Pil takımı içindeki hücreler veya modüller arasındaki eşit olmayan sıcaklık dağılımı (aşırı sıcaklık farkı), tutarsız performansa neden olur, tüm pil takımının eskimesini hızlandırır ve kullanılabilir kapasitesini sınırlar.
Bu nedenle verimli bir termal yönetim sistemi, batarya sıcaklığını optimum pencere aralığında tutmayı ve batarya paketi içindeki maksimum sıcaklık farkını (ideal olarak 3 dereceden az veya eşit) en aza indirmeyi amaçlar.
II. Termal Sistem Nasıl Çalışır?
Sıvı termal yönetim sistemi, ısıyı dağıtmak veya pili ısıtmak için dolaşımdaki soğutma sıvısını kullanır.
Soğutma Fonksiyonu
Isı Emilimi: Bir elektrikli pompa tarafından çalıştırılan soğutucu, akü paketi içindeki (genellikle akü modülleriyle temas halinde) sıvı soğutma plakalarından akar ve akü tarafından üretilen ısıyı emer.
Isı Dağılımı: Isıyı emen yüksek-sıcaklıktaki soğutma sıvısı, ön radyatöre pompalanır (hava-soğutmalı) veya ısıyı aracın klima sistemiyle (soğutucu ısı eşanjörü aracılığıyla) değiştirir ve ısıyı dış havaya dağıtır.
Sirkülasyon: Soğutulan soğutma sıvısı bir sonraki döngüyü başlatarak akü paketine geri akar.
Isıtma Fonksiyonu
Akü sıcaklığı çok düşük olduğunda sistem, bir PTC ısıtıcı (pozitif sıcaklık katsayılı termistör) kullanarak soğutucuyu ısıtabilir.
Isıtılan soğutma sıvısı, sıvı soğutma plakalarından akar ve aküyü ısıtmak için bir "sıcak su şişesi" görevi görür.
Bazı gelişmiş sistemler, elektrikli tahrik sistemi tarafından üretilen atık ısıyı da kullanarak, bunu plakalı ısı eşanjörleri aracılığıyla pil ısıtması için geri kazanarak enerji verimliliğini artırabilir.
III. Sistemin Temel Bileşenleri
Tipik bir sıvı termal yönetim sistemi esas olarak aşağıdaki bileşenlerden oluşur:
Sıvı Soğutma Plakası: Pil modülüyle doğrudan temas halinde olan çekirdek ısı değişim bileşeni, genellikle dahili akış kanalı tasarımına sahip alüminyumdan yapılmıştır. Tasarımı, ısı dağıtım gücünü, güvenilirliği ve hafifliği dengelemelidir.
Soğutma sıvısı: Yüksek ısı iletkenliği, yalıtım (kısa devreleri önlemek için), düşük viskozite, geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve iyi malzeme uyumluluğu gerektirir. Etilen glikol-su karışımları yaygın olarak kullanılır (oran, antifriz gerekliliklerine göre ayarlanır), ancak bazen saf organik alkoller ve diğer dielektrik sıvılar da kullanılır.
Elektrikli Pompa: Soğutma sıvısı sirkülasyonu için güç sağlar. Talep üzerine tedarik sağlamak ve enerji tüketimini azaltmak için-hızı genellikle ayarlanabilir.
Isı Eşanjörü(Chiller): Soğutmayı arttırmak için kullanılan, soğutma sıvısı devresini ve klima soğutma devresini bağlayan bir ısı eşanjörü.
Radyatör: Aracın ön kısmında bulunur ve hava akışı yoluyla soğutucudaki ısıyı dağıtır.
Plakalı ısı eşanjörü: Atık ısı geri kazanımı gibi farklı devreler arasında ısı alışverişi için kullanılır.
PTC ısıtıcı: Isıtma gerektiğinde soğutucuyu ısıtan cihaz.
Valf gövdesi (örneğin, üç-yollu valf, solenoid valf): Soğutucunun akış yönünü kontrol ederek farklı modlar arasında geçiş yapılmasını sağlar (örneğin, soğutma ve ısıtma modları arasında veya farklı ısı kaynakları arasında geçiş).
Rezervuar: Sıcaklık değişikliklerinden dolayı soğutma sıvısının genleşmesini ve büzülmesini telafi eder, doldurma ve boşaltmayı kolaylaştırır.
Sensörler ve kontrol ünitesi: Sıcaklık sensörleri aküyü ve soğutucu sıcaklığını gerçek zamanlı olarak izler. Akü Yönetim Sistemi (BMS) termal yönetim denetleyicisi, algoritmalar kullanarak sıcaklık sinyallerine ve araç durumuna göre pompalar, PTC ısıtıcılar, valfler ve klima kompresörleri gibi aktüatörlerin çalışmasını akıllı bir şekilde kontrol eden beyindir.
