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 varmastýringar má skipta varmastýringarkerfum í tvo flokka: virk og óvirk. Frá sjónarhóli varmaflutningsmiðla má skipta varmastýringarkerfum í: loftkæld, vökvakæld og fasabreytandi varmageymslukerfi.
Hitastjórnun með lofti sem varmaflutningsmiðli
Varmaflutningsmiðillinn hefur veruleg áhrif á afköst og kostnað hitastjórnunarkerfisins. Notkun lofts sem varmaflutningsmiðils er til að leiða loftið beint í gegnum rafhlöðueininguna til að ná fram tilgangi varmadreifingar. Almennt er þörf á viftum, inntaks- og úttaksloftræstingu og öðrum íhlutum.
Samkvæmt mismunandi uppsprettum loftinntöku eru almennt eftirfarandi gerðir:
1 Óvirk kæling með loftræstingu að utan
2. Óvirk kæling/hitun fyrir loftræstingu farþegarýmis
3. Virk kæling/hitun á útilofti eða lofti í farþegarými
Uppbygging óvirks kerfisins er tiltölulega einföld og nýtir beint núverandi umhverfi. Til dæmis, ef rafgeyminn þarf að hita á veturna, er hægt að nota heita umhverfið í farþegarýminu til að anda að sér lofti. Ef hitastig rafgeymisins er of hátt við akstur og kælingaráhrif loftsins í farþegarýminu eru ekki góð, er hægt að anda að sér köldu lofti að utan til að kæla niður.
Fyrir virka kerfið þarf að koma sérstakt kerfi á fót til að sjá um hitun eða kælingu og vera stjórnað sjálfstætt í samræmi við stöðu rafhlöðunnar, sem einnig eykur orkunotkun og kostnað ökutækisins. Val á mismunandi kerfum fer aðallega eftir notkunarkröfum rafhlöðunnar.
Hitastjórnun með vökva sem varmaflutningsmiðli
Til að flytja varma með vökva sem miðil 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 vökvakæling notar almennt varmaskipti milli vökva og umhverfislofts og setur síðan púpur inn í rafhlöðuna til að skiptast á annarri varma, en virk kæling notar kælivökva-vökva varmaskiptara vélar, eða rafmagnshitun/varmaolíuhitun til að ná fram aðalkælingu. Hitun, aðalkæling með kælimiðli-vökva lofti/loftkælingu í farþegarými.
Hitastjórnunarkerfið með lofti og vökva sem miðli krefst vifta, vatnsdæla, varmaskipta, hitara (PTC lofthitari), leiðslur og annar fylgihlutur til að gera uppbygginguna of stóra og flókna og neyta einnig rafhlöðuorku, fylkingin. Orkuþéttleiki og orkuþéttleiki rafhlöðunnar eru lækkaðir.
(PTC kælivökvihitari) Vatnskælt kælikerfi rafhlöðunnar notar kælivökva (50% vatn/50% etýlen glýkól) til að flytja hita frá rafhlöðunni til kælikerfisins í loftkælingunni í gegnum rafhlöðukælinn og síðan út í umhverfið í gegnum þéttiefnið. Auðvelt er að lækka hitastig innflutts vatns eftir að rafhlöðukælirinn skiptist á hita og hægt er að stilla rafhlöðuna til að starfa við besta hitastigsbilið; meginreglan um kerfið er sýnd á myndinni. Helstu íhlutir kælikerfisins eru: þéttiefni, rafmagnsþjöppu, uppgufunarloki, þensluloki með stopploka, rafhlöðukælir (þensluloki með stopploka) og loftkælingarpípur o.s.frv.; kælivatnsrásin inniheldur:rafmagns vatnsdæla, rafgeymir (þar með taldar kæliplötur), rafgeymakælir, vatnsrör, þenslutankar og annar aukabúnaður.
Birtingartími: 13. júlí 2023
