Yangi energiya vositalarida haydash oralig'i va zaryadlash samaradorligiga bo'lgan talablar o'sishda davom etar ekan, batareyaning issiqlik boshqaruv tizimlari batareya paketlarining ishlashi va xavfsizligini belgilovchi muhim omilga aylandi. Ularning qadoqlash formatlariga xos bo'lgan strukturaviy farqlar tufayli issiqlikni boshqarish strategiyalari har bir hujayra turi uchun farq qiladi.
I. Issiqlik boshqaruvining asosiy maqsadlari va umumiy mantiqi
Batareyaning termal boshqaruvi asosan batareyalar to'plamidagi issiqlik jarayonlarini aniq tartibga solishni o'z ichiga oladi. Uning asosiy maqsadlari quyidagilardan iborat: batareyani optimal ish harorati oralig'ida ushlab turish, mahalliy haddan tashqari qizib ketishning oldini olish, termal qochib ketish xavfini kamaytirish, yuqori{1}}haroratli sovutish va past haroratli isitish ehtiyojlarini muvozanatlash va mustahkamlikni oshirish uchun hujayralar orasidagi harorat farqlarini minimallashtirish.
ACEYBMS sinov uskunalaribatareya haroratini aniqlash, haddan tashqari haroratdan himoya qilish-va hujayra muvozanatlash funksiyalarining to‘g‘ri ishlashini tekshiradi.
Paket ichidagi termal jarayonlar to'rtta asosiy komponentdan iborat: birinchidan, batareyaning dizayni bilan bevosita bog'liq bo'lgan batareyaning ichki kimyoviy reaktsiyalari natijasida hosil bo'lgan elektrokimyoviy issiqlik; ikkinchidan, o'tkazgichlar orqali oqadigan oqim natijasida hosil bo'lgan ohmik issiqlik, elektr davri dizayni bilan belgilanadi; uchinchidan, strukturaviy dizayn va issiqlikni boshqarish strategiyasi bilan boshqariladigan hujayralar va paket komponentlari o'rtasida issiqlik o'tkazuvchanligi; va to'rtinchidan, tizim uchun asosiy issiqlik tarqalish yo'li bo'lib xizmat qiladigan suyuqliklar (suyuqlik yoki havo sovutish) ishtirokidagi konvektiv issiqlik uzatish.
Hozirgi asosiy issiqlik boshqaruvi yechimlari toʻrt toifaga boʻlinadi: toʻgʻridan-toʻgʻri sovutish tizimlari (masalan, BMW i3/X5), suyuq sovutish tizimlari (masalan, Tesla, Audi), havo sovutish tizimlari (masalan, Nissan Leaf, Prius) va faza{8}}moddani oʻzgartirish (PCM) sovutish tizimlari.
II. Uch hujayra turi uchun xarakteristikalar va issiqlik boshqaruv strategiyalarini taqqoslash
Qadoqlash tuzilmalaridagi farqlar tufayli uchta hujayra turi asosiy parametrlari va termal boshqaruv mantig'ida farqlanadi:
| Taqqoslash elementi | Silindrsimon hujayra | Prizmatik hujayra | Qop xujayrasi |
| Vakillik modellari | 18650, 21700, 26650 | L135, L148, L173 | 118, 161 |
| Asosiy afzalliklari va kamchiliklari | Yetuk jarayon, yuqori rentabellik, yaxshi mustahkamlik, lekin og'ir vazn, past o'ziga xos energiya | Oddiy tuzilish, nisbatan yuqori energiya zichligi, kuchli zarba qarshiligi, ammo murakkab modellar xilma-xilligi, jarayonlarni birlashtirish qiyin | Yengil, yuqori energiya zichligi, past ichki qarshilik, yaxshi sikl ishlashi, lekin yomon mustahkamlik, yuqori narx, oqishga moyil |
| Yagona-Hujayra issiqlik tarqalish maydoni | 3674 mm² (18650 spetsifikatsiya) | 38296 mm² (148 spetsifikatsiya) | 73094 mm² (161 spetsifikatsiya) |
1. Silindrsimon hujayralar uchun issiqlik boshqaruvi
Silindrsimon hujayralardan foydalanadigan modullar odatda ikki tomonlama suyuqlik sovutish oqimi dizaynini qo'llaydi. Ushbu konfiguratsiyada sovutish kanallarining har ikki uchi kirish va chiqish joyi boʻlib xizmat qiladi, bu esa kanal oxiridagi yetarli darajada sovutishning-toʻldirilishi, aks holda sovutish suvi tizimdan oqib oʻtayotganda uning harorati koʻtarilishi natijasida yuzaga kelishi mumkin boʻlgan muammoning oldini oladi. Batareya xujayralari va sovutish quvurlari orasidagi bo'shliqni to'ldirish uchun, masalan, Stycast 2850/CT-elektr izolyatsiyasi, lekin yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi-kabi materiallar ishlatiladi. Bu uchta asosiy afzalliklarga erishadi: birinchidan, u hujayralar va quvurlar o'rtasidagi aloqani chiziqli aloqadan sirt aloqasiga aylantiradi, issiqlik uzatish samaradorligini sezilarli darajada oshiradi; ikkinchidan, u hujayralar orasidagi issiqlik almashinuvini osonlashtiradi, alohida birliklar bo'yicha haroratning bir xilligini passiv ravishda yaxshilaydi; uchinchidan, batareyalar to'plamining umumiy termal massasini oshiradi va shu bilan o'rtacha harorat ko'tarilishining kattaligini kamaytiradi.
2. Prizmatik hujayralar uchun issiqlik boshqaruvi
Prizmatik hujayra modullarida odatda 32 VDA-standart hujayralar mavjud; har to'rtta hujayra bitta ishqalanish-aralashtiruvchi-payvandlangan sovuq plastinkani taqsimlaydi. Bu sovuq plitalar tizimdagi haroratning bir xilligini taʼminlash uchun quvurlar orqali parallel ravishda ulanadi-. Issiqlik uzatish yo'li: hujayra → termal interfeys materiali (TIM) → taglik / yon plastinka → sovuq plastinka. Ushbu konfiguratsiya tizimli barqarorlikni ta'minlaydi va turli stsenariylar, jumladan, tijorat transport vositalarining qo'llanilishi talablariga javob beradi.
3. Qop xujayralari uchun issiqlik boshqaruvi
Qop xujayralari odatda plastmassadan va 0,35 mm qalinlikdagi alyuminiydan tayyorlangan kompozit korpusga biriktiriladi; alyuminiy issiqlikni modul qirralariga o'tkazadi, plastik komponent esa elektr izolyatsiyasini va strukturaviy blokirovkalashni ta'minlaydi. Asosiy modul komponentlariga so'nggi plitalar, qopqoq plitalari, shinalar, issiqlik tarqalish plitalari, bufer yostiqchalari va NTC sensorlari kiradi. Issiqlik boshqaruviga kelsak, alohida hujayralar orasiga-qalinligi 1 mm bo'lgan suyuqlik sovutish plitalari-qayta ishlangan oqim kanallari- o'rnatilgan. Bu har bir hujayra va sovutish plitasi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri aloqani ta'minlaydi; issiqlik TIM orqali issiqlik tarqalish plastinkasiga, so'ngra tarqatish uchun sovutish plitasiga o'tkaziladi. Ushbu yechim samarali issiqlik tarqalish maydonining eng yuqori nisbatini taklif qiladi.
Uchta yechim o'rtasidagi asosiy o'xshashliklar va farqlar
O'xshashliklar: uchtasi ham sovutish kanallarini qo'shish orqali issiqlik tarqalish samaradorligini oshiradi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan vositalar yordamida issiqlik uzatish tezligini tezlashtiradi va haroratni nazorat qilish uchun faol sovutish usullaridan foydalanadi.
Farqlar:
| Taqqoslash elementi | Silindrsimon | Prizmatik | sumka |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi muhiti | Hujayraning o'zi + issiqlik o'tkazuvchan plomba | Hujayraning o'zi + issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi + taglik plitasi / yon plastinka | Hujayraning o'zi + issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi + issiqlik tarqatuvchi |
| Issiqlik o'tkazuvchanlik yo'li | Hujayra → issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi → braket / suyuqlik sovuq plastinka | Hujayra → issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi → taglik plitasi / yon plastinka → sovuq plastinka | Hujayra → issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi → issiqlik tarqatuvchi → sovuq plastinka |
| Samarali issiqlik tarqalish maydoni | 918 mm² (18650) | 3996 mm² (148) | 36547 mm² (161) |
| Samarali issiqlik tarqalish maydoni nisbati | 25% | 10.40% | 50% |
Bundan tashqari, sovutish vositasini tanlash, sovutish plitalarining joylashuvi va yakuniy issiqlik tarqalish ko'rsatkichlari bo'yicha sezilarli farqlar mavjud.