En İyi Akü Termal Yönetim Çözümleri Tedarikçisi ve Üreticisi

Pil termal yönetimi (BTM) Bir pil paketinin sıcaklığının, onu 10°C ila 45°C arasındaki ideal çalışma aralığında tutmak için aktif veya pasif olarak düzenlenmesini içerir. Daha gelişmiş teknik gereksinimler arasında, pil paketindeki her bir pil arasındaki sıcaklık farkının 5°C'nin altına düşürülmesi de yer alır.. Temel işlevleri arasında soğutma yer alır, ısıtma, ve sıcaklık dengeleme, Pil takımının çeşitli çevre koşullarında güvenli ve verimli çalışmasının sağlanması.

Temel hedefleri şunlardır::
1. Termal kaçakları önleyin: Zincir ekzotermik reaksiyonları tetikleyen yüksek sıcaklıklardan kaçının (yangın veya patlama gibi);
2. Pil performansını optimize edin: Deşarj kapasitesini artırmak için pil takımını düşük sıcaklıklarda ısıtın ve güç çıkışını korumak için yüksek sıcaklıklarda soğutun;
3. Pil ömrünü uzatın: Pilin bozulmasına neden olan sıcaklık dalgalanmalarını azaltın (lityum kaplama veya SEI filminin kalınlaştırılması gibi).

Güç pilleri elektrikli araçların enerji kaynağıdır. Şarj ve deşarj sırasında, pillerin kendisi önemli miktarda ısı üretir, sıcaklığın artmasına neden olur. Yüksek sıcaklıklar çeşitli pil özelliklerini etkileyebilir, iç direnç gibi, Gerilim, şarj durumu (Soc), Mevcut Kapasite, şarj/deşarj verimliliği, ve pil ömrü.

Akünün termal etkileri araç güvenliğini de etkiler, performans, ve pil çevrim ömrü. Bu noktalara ilerleyen bölümlerde değineceğim, bu yüzden lütfen okumaya devam edin. Öyleyse, Pil termal yönetimi son derece önemlidir.

1 Sıcaklık kontrol doğruluğu: Pil takımı içindeki tek tek hücreler arasındaki sıcaklık farklarını en aza indirin, maksimum sıcaklık farkı ≤5°C.
2 Sıcaklık aralığı kontrolü: Pil takımı sıcaklığını 10–45°C'lik optimum aralıkta tutun.
3 Enerji verimliliği oranı: Aracın menzili üzerindeki etkisini azaltmak için BTMS'nin güç tüketimini en aza indirin.
4 Termal kaçağın bastırılması: BTMS, sıcaklık izleme ve hızlı soğutma yoluyla termal kaçakları önler, güvenliğin özü budur.

Şu anda, EV akü termal yönetimi için en güvenilir ve pratik çözüm sıvı soğutma teknolojisidir. Açıklamak için örnek olarak sıvı soğutmayı kullanacağım.

1. Isı emilimi (akü → soğutma sıvısı)
Akü şarj ve deşarjı sırasında oluşan ısı, termal iletim yoluyla aküye temas eden sıvı soğutma plakasına aktarılır.. Soğutucu, sıvı soğutma plakasının içindeki mikro kanallardan akar, konvektif ısı değişimi yoluyla ısının emilmesi, soğutma suyu sıcaklığının yükselmesine neden olur.
2. Isı transferi (soğutma sıvısı → radyatör)
Isıtılan soğutma sıvısı bir elektrikli su pompası tarafından çalıştırılır ve borular aracılığıyla radyatöre taşınır.. Radyatör, basınçlı hava soğutması yoluyla ısıyı çevreye dağıtır., soğutucu sıcaklığının düşmesine neden olur.
3. Dolaşım
Soğutulan soğutucu sıvı soğutma plakasına geri döner, kapalı döngü dolaşımı oluşturmak.

Özetle, çalışma prensibi ısı iletimi ve konvektif ısı transferinin fiziksel mekanizmalarına dayanmaktadır., emilimin sağlanması, aktarma, ve akü ısısının kapalı devre soğutma sistemi aracılığıyla dağıtılması.

Çeşitli BTMS türleri vardır, ve farklı şirketlerin farklı tasarımları var. Öyleyse, aşağıdakiler yalnızca temel bileşenlerdir:
1 Isı transfer ortamı: hava, soğutucu, faz değiştiren malzeme, vesaire.
2 Isı değişim bileşenleri: radyatörler, sıvı soğutma plakaları, ısı boruları, vesaire.
3 Tahrik üniteleri: elektrikli su pompaları, hayranlar, elektromanyetik vibratörler, vesaire.
4 Algılama ve kontrol: sıcaklık sensörleri (hücre/modül sıcaklıklarının izlenmesi), BMS kontrol üniteleri (sıcaklık geri bildirimine göre akış hızının/fan hızının düzenlenmesi)
5 Aksesuar bileşenleri: PTC ısıtıcılar, yalıtım malzemeleri, termal arayüz malzemeleri, vesaire.

Genel olarak, iki ana tip var: aktif soğutma ve pasif soğutma. Temel fark, enerji tüketiminin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğidir.. Enerji tüketimi meydana gelirse, aktif soğutmadır; sıfır enerji tüketimi varsa, pasif soğutmadır.

Aktif soğutma sistemi aşağıdakileri içerir::

1. Hava soğutmalı soğutma sistemi

Bu sistem öncelikle pil bölmesi içindeki havayı sirküle etmek için hava konveksiyonu prensibini kullanır.. Dolaşan hava akülerden ısıyı uzaklaştırır, böylece sıcaklıklarını düşürürler. Eşzamanlı olarak, hava, evaporatörde daha fazla ısı alışverişine uğrar, dolaşan havanın sıcaklığını azaltmak için soğutucunun buharlaştığı yer.Avantajları: Basit sistem yapısı, düşük maliyet, ve kolay bakım.
Dezavantajları: Yüksek sıcaklıkta zayıf ısı dağıtma performansı, düşük düşük sıcaklıkta başlatma verimliliği, ve piller arasında eşit olmayan stabilite.

2. Soğutucu doğrudan soğutma sistemi

Bu sistem öncelikle soğutucu akışkanların gizli buharlaşma ısısı ilkesinden yararlanır.. Akü sistemi içerisinde iklimlendirme sistemi kurulmuştur., akü sistemi içine monte edilmiş soğutma plakaları ile. Soğutucu akışkan soğutma plakaları içinde buharlaşır, Soğutmayı sağlamak için akü sistemindeki ısıyı hızlı ve verimli bir şekilde uzaklaştırır.

Avantajları: Basit yapı, teorik olarak düzgün sıcaklık dağılımı, ve iyi soğutma performansı;
Dezavantajları: Şu anda, teknoloji henüz olgunlaşmadı, ve kısa vadede ticarileştirilmesi pek mümkün görünmüyor.

3. Entegrasyon: Paylaşımlı Su Soğutmalı Soğutma Sistemi

Klima sistemine plakalı eşanjör eklenerek akuple edilmiştir.. Piller, soğutma plakaları aracılığıyla soğutucu ile ısı alışverişinde bulunur. Soğutulan veya ısıtılan soğutma sıvısı plakalı ısı eşanjörüne pompalanır., Soğutucu akışkanın bir tarafa aktığı ve soğutucu akışkanın diğer tarafa aktığı yer. Isı soğutucu tarafından uzaklaştırılır, ve soğutucu plakalı ısı eşanjöründen çıkıp akülere geri akar, döngüyü tamamlamak.

Avantajları: Kompakt yapı, entegre akü ısıtma bileşenleri, düşük sıcaklıkta yüksek başlatma verimliliği, mükemmel yüksek sıcaklıkta soğutma, ve düzgün sıcaklık dağılımı.
Dezavantajları: Çoklu sistem bileşenleri ve karmaşık kontrol stratejisi.

4 Bağımsız Batarya Sıvı Soğutma Sistemi

Pilin soğutulması gerektiğinde, soğutma plakası aracılığıyla soğutucuyla ısı alışverişi yapar. Isıtılan soğutma sıvısı, elektronik bir su pompası aracılığıyla plakalı ısı eşanjörüne pompalanır.. Plakalı eşanjörün içi, Soğutucu akışkan bir tarafa akar ve soğutucu akışkan diğer tarafa akar, ısı alışverişi nerede. Isı soğutucu tarafından uzaklaştırılır, ve soğutucu plakalı ısı eşanjöründen çıkıp aküye geri akar, döngüyü tamamlamak.
Pilin ısıtılması gerektiğinde, soğutma devresi kapatılır ve PTC sıvı ısıtıcısı etkinleştirilir. Isıtılan soğutma sıvısı daha sonra aküye beslenir, pili soğutma plakası aracılığıyla ısıttığı yer. Dahili akü sıcaklığı, soğutma devresi ve PTC sıvı ısıtıcısı kontrol edilerek kontrol edilir.

Avantajları: Kompakt yapı, entegre akü ısıtma bileşenleri, düşük sıcaklıkta yüksek başlatma verimliliği, mükemmel yüksek sıcaklıkta soğutma, ve düzgün sıcaklık dağılımı.
Dezavantajları: Çoklu sistem bileşenleri ve karmaşık kontrol stratejisi.

Bağımsız akülü sıvı soğutma sistemi bir kompresörden oluşur, yoğunlaştırıcı, genişleme subabı, plaka ısı eşanjörü, elektronik su pompası, PTC sıvı ısıtıcı, genişleme tankı, ve elektrik kontrolü.

Pasif soğutma sistemleri aşağıdakileri içerir::

1. Faz Değişim Malzemesi Akü Termal Yönetimi (PCM-BTM)

Bu sistem, faz değiştiren malzemelerin gizli ısı özelliklerinden yararlanır. (PCM'ler), katı-sıvı faz geçişleri yoluyla ısının emilmesi veya serbest bırakılması. Isıyı malzemenin fiziksel özellikleri yoluyla aktarır., Aktif soğutma sistemlerinin enerji tüketimini ortadan kaldırmak.

Avantajları: Enerji tüketimi yok, tutarlı sıcaklık.
Dezavantajları: Ağır ağırlık, kısa ömür.

2. Isı Borusu Teknolojisi

Isı borusu teknolojisi, ısı transferi için sıvılardaki faz değişiminden yararlanan yüksek verimli bir termal iletkenlik elemanıdır.. Bir tüp kabuğundan oluşur, bir fitil, ve uç kapakları. Tüpün içinde negatif bir basınç oluşturulur ve düşük kaynama noktalı bir sıvı ile doldurulur.. Bir ucu ısıtıldığında, sıvı buharlaşır ve buharlaşır. Buhar soğuk uca akar, ısının yoğunlaşması ve serbest bırakılması. Yoğunlaşan sıvı daha sonra kılcal hareket yoluyla buharlaşma ucuna geri akar., bir döngü oluşturmak.

Avantajları: Enerji tüketimi yok, düzgün sıcaklık.
Dezavantajları: Yüksek maliyet ve karmaşık tasarım. Öncelikle uzay aracı ekipmanlarında kullanılır.

BTMS: Sıcaklık kontrolüne odaklanır ve BMS'nin bir yürütme alt sistemidir.
BMS: Dört ana işlevi kapsar: durum izleme, elektrik kontrolü (Yani, şarj etme ve boşaltma mantığı), termal kontrol (Yani, BTMS), ve güvenlik koruması (izolasyon tespiti).Özetle, İki sistem, CAN veri yolu üzerinden veri ve komut alışverişi yaparak elektrikli araçlarda termal kontrolü yönetmek için işbirliği yapıyor. BTMS, BMS'nin temel alt sistemidir, termal güvenlik sınır kontrolünden sorumlu. BMS ve BTMS olmadan, pil arızası riski önemli ölçüde artar.

Etilen glikol su çözeltisi, florlu sıvı, deiyonize su, madeni yağ, nanoakışkanlar, vesaire.

Şarj etme ve boşaltma sırasında ısı oluşumu kaçınılmaz bir fiziksel ve kimyasal olaydır. Bunun nedeni dönüşüm işlemi sırasındaki enerji kayıpları ve iç malzemelerin özellikleridir..
1 Joule ısısı — Akünün içindeki dirençli bileşenlerden akım geçtiğinde, elektrik enerjisi termal enerjiye dönüştürülür, Joule yasasına uygun olarak: Qj = I²Rt.
2 Reaksiyon ısısı — Lityum iyonları elektrotun içine yerleştirildiğinde veya elektrottan çıkarıldığında üretilen entropi değişim ısısı.
3 Polarizasyon ısısı — Elektrot yüzeyinde yük aktarımının engellenmesinden kaynaklanan ek enerji tüketimi nedeniyle üretilen ısı.

Pilin içindeki lokal aşırı ısınma, ekzotermik reaksiyonların zincirleme reaksiyonunu tetikler. Sıcaklık saniyede birkaç yüz derece hızla yükselerek 800 derece, basınç tahliye vanası tahliyesi ve yangının eşlik ettiği.

Sıcaklıktaki artış pillerin hem kullanılabilir kapasitesini hem de çevrim ömrünü etkiler.

Döngü ömrü:
Her iki grafikten de anlaşılacağı üzere, sıcaklığın pil ömrü üzerinde önemli bir etkisi vardır. Aynı pil hücresi için, 23°C ortam sıcaklığında, sonrasında kalan kapasite 6,238 günler 80%. Pil 55°C ortam sıcaklığına maruz kalırsa, kalan kapasiteye ulaşıldı 80% sadece sonra 272 günler. 32°C'lik bir sıcaklık artışı, 95% hücre ömrünün azalması. Grafikte gösterildiği gibi, sıcaklık ne kadar yüksek olursa, pil ömründeki bozulma ne kadar şiddetli olursa.

Mevcut Kapasite:
Her iki grafikte de gösterildiği gibi, sıcaklık aynı zamanda pilin kullanılabilir kapasitesini de önemli ölçüde etkiler. Aynı hücre tipi için, kalan kapasite ne zaman 90%, 25°C'de çıkış kapasitesi 300 KWH, 35°C'deyken, çıkış kapasitesi yalnızca 163 KWH. Sıcaklıkta 10°C'lik bir artış, 45% Hücrenin kullanılabilir kapasitesinde azalma.
Özet:
Düşük sıcaklıklarda (<0°C), Pil kapasitesi 0–P oranında düşer. Bunun nedeni elektrolit viskozitesinin artması ve lityum iyon hareketliliğinin azalmasıdır.. Yüksek sıcaklıklarda (>45°C), çevrim ömrü hızlanır ve termal kaçak riski artar. Bunun nedeni SEI filminin sürekli kalınlaşması ve aktif lityum kaybıdır.. Daha fazla ayrışma termal kaçağa yol açabilir.
Sıcaklık farklılıklarında (>5°C), Pil takımının etkin kapasitesi şu kadar azalır: 10% ile 30%. Bunun nedeni pilin iç direncinin tutarsız olmasıdır., elektrokimyasal tutarlılığın bozulması.

Şu anda, Sıvı soğutma teknolojisi, elektrikli araçlarda kullanılan ana batarya soğutma yöntemidir. Isı dağıtımı verimliliğini etkili bir şekilde dengeler, sıcaklık bütünlüğü, ve maliyet. Malzeme inovasyonundaki atılımlarla (nanoakışkanlar gibi) ve sistem entegrasyonu (ısı pompası doğrudan soğutma gibi), Pil termal yönetim sistemleri düşük enerji tüketimine doğru gelişiyor, hafif tasarım, ve akıllı işlevsellik. Tahminler, tamamen katı hal pillerin ticarileştirilmesinin 2027 Temas bazlı faz değişimli soğutmayı ana akım haline getirecek. Fakat, bunlar sadece tahminler, ve dünya çapındaki hızlı teknolojik gelişme göz önüne alındığında, yalnızca kişinin kendi R'sini güçlendirerek&D yetenekleri zamana ayak uydurabilir.
TKT kuruldu 1998, ve BTMS'nin araştırma ve üretimi başladı 2014. Özelleştirilmiş geliştirme projelerinde BYD ve TATA Motors gibi dünyaca ünlü otomobil üreticileriyle zaten işbirliği yaptık.. Pil termal yönetimiyle ilgileniyorsanız, lütfen danışma için mesaj bırakmaktan çekinmeyin.