Ein af lykiltækni nýrra orkutækja eru rafgeymar. Gæði rafhlöðunnar ákvarða kostnað rafbíla annars vegar og drægni þeirra hins vegar. Lykilþáttur fyrir viðurkenningu og hraðari innleiðingu.
Samkvæmt notkunareiginleikum, kröfum og notkunarsviðum rafgeyma eru rannsóknar- og þróunargerðir rafgeyma heima og erlendis gróflega: blýsýrurafhlöður, nikkel-kadmíum rafhlöður, nikkel-málmhýdríð rafhlöður, litíum-jón rafhlöður, eldsneytisfrumur o.s.frv., þar á meðal fær þróun litíum-jón rafhlöður mesta athygli.
Hegðun hitamyndunar rafhlöðunnar
Hitagjafinn, varmaframleiðsluhraði, varmageta rafhlöðunnar og aðrir tengdir þættir rafhlöðueiningarinnar eru nátengdir eðli rafhlöðunnar. Hitinn sem rafhlaðan losar fer eftir efnafræðilegum, vélrænum og rafmagnslegum eiginleikum og eiginleikum rafhlöðunnar, sérstaklega eðli rafefnafræðilegra viðbragða. Varmaorkan sem myndast í viðbrögðum rafhlöðunnar er hægt að tákna með viðbragðshitanum Qr í rafhlöðunni; rafefnafræðileg skautun veldur því að raunveruleg spenna rafhlöðunnar víkur frá jafnvægisrafhreyfikrafti hennar og orkutapið sem stafar af skautun rafhlöðunnar er táknað með Qp. Auk viðbragða rafhlöðunnar sem fara fram samkvæmt viðbragðsjöfnunni eru einnig nokkur aukaverkun. Dæmigert aukaverkun er niðurbrot rafvökva og sjálfsafhleðsla rafhlöðunnar. Hliðarviðbragðshitinn sem myndast í þessu ferli er Qs. Þar að auki, þar sem allar rafhlöður munu óhjákvæmilega hafa viðnám, mun Joule-hiti Qj myndast þegar straumurinn fer fram. Þess vegna er heildarhiti rafhlöðunnar summa varma eftirfarandi þátta: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Helstu þættirnir sem valda hitamyndun rafhlöðunnar eru mismunandi eftir því hvernig hleðslu- (afhleðslu-) ferlinu er hátt. Til dæmis, þegar rafhlaðan er venjulega hlaðin, er Qr ríkjandi þátturinn; og á síðari stigum hleðslu rafhlöðunnar, vegna niðurbrots rafvökvans, byrja aukaverkanir að eiga sér stað (hliðarhiti er Qs), og þegar rafhlaðan er næstum fullhlaðin og ofhlaðin, þá er aðallega niðurbrot rafvökvans, þar sem Qs ræður ríkjum. Joule-hitinn Qj fer eftir straumi og viðnámi. Algengasta hleðsluaðferðin er framkvæmd við stöðugan straum og Qj er ákveðið gildi á þessum tíma. Hins vegar, við ræsingu og hröðun, er straumurinn tiltölulega mikill. Fyrir rafknúna rafgeyma jafngildir þetta straumi frá tugum ampera upp í hundruð ampera. Á þessum tíma er Joule-hitinn Qj mjög mikill og verður aðal uppspretta hitalosunar rafhlöðunnar.
Frá sjónarhóli stýringar á hitastýringu, hitastýringarkerfi (HVH) má skipta í tvo flokka: virka og óvirka. Frá sjónarhóli varmaflutningsmiðla má skipta varmastjórnunarkerfum í: loftkæld (PTC lofthitari), vökvakælt (PTC kælivökvahitari), og fasabreytingarvarmageymsla.
Til að flytja varma með kælivökva (PTC kælivökvahitara) sem miðli er nauðsynlegt að koma á varmaflutningstengingu milli einingarinnar og vökvamiðilsins, svo sem vatnshlíf, til að framkvæma óbeina upphitun og kælingu í formi varmaflutnings og varmaleiðni. Varmaflutningsmiðillinn getur verið vatn, etýlen glýkól eða jafnvel kælimiðill. Einnig er hægt að flytja varma beint með því að dýfa pólstykkinu í vökva rafskautsins, en gera verður einangrunarráðstafanir til að forðast skammhlaup.
Óvirk kæling á kælivökva notar almennt varmaskipti milli vökva og umhverfislofts og setur síðan hjúp í rafhlöðuna fyrir auka varmaskipti, en virk kæling notar kælivökva-vökva-varmaskiptara vélar, eða PTC rafhitun/varmaolíuhitun til að ná fram aðalkælingu. Upphitun, aðalkæling með kælimiðli-vökva-lofti/loftkælingu í farþegarými.
Fyrir hitastjórnunarkerfi sem nota loft og vökva sem miðil er uppbyggingin of stór og flókin vegna þarfar fyrir viftur, vatnsdælur, varmaskiptara, hitara, leiðslur og annan fylgihluti, og það eyðir einnig rafhlöðuorku og dregur úr þéttleika og orkuþéttleika rafhlöðunnar.
Vatnskælt kælikerfi rafhlöðunnar notar kælivökva (50% vatn/50% etýlen glýkól) til að flytja hita rafhlöðunnar í kælikerfið í loftkælingunni í gegnum kælinn og síðan út í umhverfið í gegnum þéttiefnið. Aðrennslisvatnshitastig rafhlöðunnar er kælt af rafhlöðunni. Auðvelt er að lækka hitastigið eftir varmaskipti og hægt er að stilla rafhlöðuna til að hún gangi á besta hitastigsbilinu; meginreglan um kerfið er sýnd á myndinni. Helstu íhlutir kælikerfisins eru: þéttiefni, rafmagnsþjöppu, uppgufunarloki, þensluloki með lokunarloka, rafhlöðukælir (þensluloki með lokunarloka) og loftkælingarpípur o.s.frv.; kælivatnsrásin inniheldur: rafmagns vatnsdælu, rafhlöðu (þ.m.t. kæliplötur), rafhlöðukæla, vatnspípur, þenslutanka og annan fylgihluti.
Birtingartími: 27. apríl 2023
