Ortak Akü Termal Yönetim Teknolojileri
Yeni Enerji Araçları için
Yeni enerji araçlarının soğutma sistemi genel olarak üç bölümden oluşur: akü soğutma sirkülasyon sistemi, motorlu elektronik kontrollü soğutma sirkülasyon sistemi ve klima sıcak hava sirkülasyon sistemi. Farklı pil termal yönetim yöntemleri, farklı parça numaralarını, yapılarını ve düzenlerini içerir. Araç geliştirme maliyetlerine, araç ağırlığına ve yerleşim alanı gereksinimlerine göre farklı tipte termal yönetim sistemleri seçilir. Ana teknik yolları aşağıdaki beş türü içerir.
1. Doğrudan soğutma tipi
Batarya doğrudan soğutma teknolojisi olarak adlandırılan doğrudan soğutma sistemi, bataryanın içinde yerleşik bir soğutma evaporatörüne sahiptir ve boru hatları aracılığıyla iklimlendirme sistemine bağlanır. Akünün soğutulması gerektiğinde, sıkıştırılmış soğutucuyu akünün içindeki evaporatöre göndermek ve ardından aküyü çıkarmak için bir kompresör kullanılır. Dahili ısı soğutma etkisi sağlar. Sistem, kompakt yapı, iyi soğutma etkisi, az sayıda parça (yalnızca bir giriş ve bir çıkış soğutma boru hattı gereklidir) ve hafiflik gibi avantajlara sahiptir. Ancak bu sistemin dezavantajları sıfırın altındaki düşük sıcaklık koşullarında aküyü ısıtamaması, soğutma işlemi sırasında oluşan yoğunlaşmış suyun korunmaması ve soğutucu akışkanın sıcaklık homojenliğinin kontrol edilmesinin zor olmasıdır. Soğutma sisteminin ömrü kısadır ve güvenilirliği düşüktür ve sıklıkla soğutucu sızıntısı meydana gelir. Sızıntı, yetersiz soğutma kapasitesi ve diğer arızalar. Bu, nispeten düşük olgunluğa sahip en son pil soğutma teknolojisidir. Piyasada BYD ve Tesla gibi seri üretilen modellerde uygulanmıştır. Şekil 1'de gösterildiği gibi gelecekte önemli bir teknik rotadır.
2. Radyatör suyu soğutma tipi
Radyatör soğutma devresi, antifriz ortamına sahip bir radyatör, elektronik su pompası, ısıtıcı vb.'den oluşan bağımsız bir devredir. Antifriz radyatörden çıkar, ısıtıcıdan geçerek aküye ulaşır ve son olarak radyatöre geri döner. Bu döngü pili soğutur ve ısıtır. Sistem basit yapısı, düşük maliyeti ve tüm yıl boyunca düşük sıcaklıktaki ortamlarda enerji tasarrufu gibi avantajlara sahiptir. Ancak bu sistemin ısı yayma verimi düşük olup, yaz aylarında yüksek sıcaklıklı iklim ortamlarında su sıcaklığı yüksek olup, Şekil 2'de görüldüğü gibi yüksek sıcaklıklı ortamlardaki çalışma koşullarını karşılayamamaktadır.
3. Doğrudan soğutma suyu soğutma tipi
Bu sistem, doğrudan soğutma ile su soğutmayı birleştirir ve klima sistemi ile su soğutma sistemi arasında akü soğutucu Chiller (aynı zamanda ısı eşanjörü olarak da bilinir) aracılığıyla köprü kurar. Bu sistem, ilk iki soğutma yönteminin eksikliklerini ortadan kaldırır ve şu anda en yaygın kullanılan batarya termal yönetim sistemlerinden biridir. Sistem önceki ikisine göre daha fazla bileşene sahiptir. Sistem daha karmaşıktır ve bileşenlerin düzenlenmesi için nispeten geniş bir alan gerektirir. Kompresör, çalışma sırasında tüm araç için çok fazla enerji tüketen ve ekonomikliği düşük olan ağır bir yüke sahiptir. Ayrıca iklimlendirme sisteminin bir kısmı arızalandığında akünün soğutma ihtiyacı maksimum düzeyde karşılanamamaktadır, bkz. Şekil 3.
4. Su soğutmalı hibrit tip
Bu sistem doğrudan soğutma suyu soğutma sistemine dayanır ve radyatörlü su soğutma sistemi ekler. İkisi paralel devreler halinde düzenlenmiştir. Solenoid valf kontrol edilerek aküyü farklı koşullar altında soğutmak için farklı devreler kullanılır. Düşük sıcaklıktaki ortamlarda yalnızca radyatör suyu soğutma sistemi çalışır. Yüksek sıcaklıktaki bir ortamda çalışmak için doğrudan soğutma suyu soğutma sistemine geçin. Zorlu çalışma koşulları altında iki sistem aynı anda çalışabilmekte ve pil, temel olarak tüm kullanım ortamlarını kapsayabilecek maksimum soğutma kapasitesini de elde edebilmektedir. Bu soğutma sistemi son derece karmaşıktır, yüksek maliyetlidir, yüksek araç yerleşim alanı gerektirir, karmaşık sistem kontrol stratejilerine sahiptir ve stabilite ve güvenilirlik açısından zorluk teşkil etmektedir. Bu sistem aynı zamanda piyasadaki çoğu hibrit PHEV modelinde de kullanılmaktadır ve Şekil 4'te gösterildiği gibi olgun bir teknolojiye sahiptir.
5. Hava soğutmalı tip
Bu sistem, yolcu bölmesi soğutmasından gelen soğuk havayı kanal aracılığıyla doğrudan aküye iletir ve soğuk havayı aküyü havayla soğutmak için kullanır. Bu sistemin avantajları basit yapısı, kontrol edilebilir soğuk hava sıcaklığı ve düşük sistem maliyetidir. Ancak doğrudan soğutma sisteminin dezavantajları da vardır. Sistemin ısıtma fonksiyonu yoktur ve akü yüzeyinde oluşan yoğunlaşmış suyun kuruması kolay değildir ve akü içinde korozyon ve kirlenme riski vardır. Bu tür termal yönetim yöntemi genellikle önerilmez, bkz. Şekil 5.
