Tällä hetkellä maailmanlaajuinen saaste lisääntyy päivä päivältä. Perinteisten polttoaineiden ajoneuvojen pakokaasupäästöt ovat pahentaneet ilmansaasteita ja lisänneet maailmanlaajuisia kasvihuonekaasupäästöjä. Energian säästämisestä ja päästöjen vähentämisestä on tullut keskeinen huolenaihe kansainväliselle yhteisölle.HVCH). Uusilla energialähteillä varustetuilla ajoneuvoilla on suhteellisen suuri osuus autoteollisuudessa niiden tehokkaan, puhtaan ja saastuttamattoman sähköenergian ansiosta. Täyssähköajoneuvojen pääasiallisena virtalähteenä litiumioniakkuja käytetään laajalti niiden korkean ominaisenergiamäärän ja pitkän käyttöiän vuoksi.
Litiumioniakku tuottaa paljon lämpöä työ- ja purkautumisprosessissa, ja tämä lämpö vaikuttaa vakavasti litiumioniakun suorituskykyyn ja käyttöikään. Litiumakun käyttölämpötila on 0–50 ℃, ja optimaalinen käyttölämpötila on 20–40 ℃. Akun lämmön kertyminen yli 50 ℃:n vaikuttaa suoraan akun käyttöikään, ja jos akun lämpötila ylittää 80 ℃, akku voi räjähtää.
Keskittyen akkujen lämmönhallintaan, tässä artikkelissa esitetään yhteenveto litiumioniakkujen jäähdytys- ja lämmönpoistotekniikoista käyttötilassa integroimalla erilaisia lämmönpoistomenetelmiä ja -tekniikoita kotimaassa ja ulkomailla. Keskittyen ilmajäähdytykseen, nestejäähdytykseen ja faasimuutosjäähdytykseen, selvitetään nykyinen akkujäähdytystekniikan kehitys ja teknisen kehityksen vaikeudet sekä ehdotetaan tulevia tutkimusaiheita akkujen lämmönhallintaan liittyen.
Ilmajäähdytys
Ilmajäähdytys pitää akun työympäristössä ja vaihtaa lämpöä ilman kautta, pääasiassa pakotetun ilmajäähdytyksen avulla (PTC-ilmalämmitin) ja luonnontuuli. Ilmajäähdytyksen etuja ovat alhaiset kustannukset, laaja sovellettavuus ja korkea turvallisuus. Litiumioniakkujen kohdalla ilmajäähdytyksellä on kuitenkin alhainen lämmönsiirtotehokkuus ja se on altis akkupaketin epätasaiselle lämpötilan jakautumiselle eli huonolle lämpötilan tasaisuudelle. Ilmajäähdytyksellä on tiettyjä rajoituksia sen alhaisen ominaislämpökapasiteetin vuoksi, joten se on varustettava samanaikaisesti muilla jäähdytysmenetelmillä. Ilmajäähdytyksen jäähdytysvaikutus liittyy pääasiassa akun järjestelyyn ja ilmavirtauskanavan ja akun väliseen kosketuspintaan. Rinnakkainen ilmajäähdytteinen akun lämmönhallintajärjestelmärakenne parantaa järjestelmän jäähdytystehokkuutta muuttamalla akkupaketin akkujen välistä etäisyyden jakautumista rinnakkaisessa ilmajäähdytteisessä järjestelmässä.
nestejäähdytys
Juoksijoiden lukumäärän ja virtausnopeuden vaikutus jäähdytystehoon
Nestemäinen jäähdytys (PTC-jäähdytysnesteen lämmitin) käytetään laajalti autojen akkujen lämmönpoistossa sen hyvän lämmönpoistokyvyn ja akun lämpötilan tasaisuuden ylläpitämisen kyvyn ansiosta. Ilmajäähdytykseen verrattuna nestejäähdytyksellä on parempi lämmönsiirtokyky. Nestejäähdytys saavuttaa lämmönpoiston virtaamalla jäähdytysväliaineella akun ympärillä olevissa kanavissa tai liottamalla akkua jäähdytysväliaineessa lämmön poistamiseksi. Nestejäähdytyksellä on monia etuja jäähdytystehokkuuden ja energiankulutuksen kannalta, ja siitä on tullut akkujen lämmönhallinnan valtavirta. Tällä hetkellä nestejäähdytystekniikkaa käytetään markkinoilla esimerkiksi Audi A3:ssa ja Tesla Model S:ssä. Nestejäähdytyksen vaikutukseen vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien nestejäähdytysputken muodon, materiaalin, jäähdytysväliaineen, virtausnopeuden ja painehäviön vaikutus ulostulossa. Käyttämällä muuttujina jakokanavien lukumäärää ja jakokanavien pituuden ja halkaisijan suhdetta tutkittiin näiden rakenteellisten parametrien vaikutusta järjestelmän jäähdytyskapasiteettiin 2 °C:n purkausnopeudella muuttamalla jakokanavien tuloaukkojen järjestelyä. Korkeussuhteen kasvaessa litiumioniakkupaketin maksimilämpötila laskee, mutta juoksijoiden määrä kasvaa tiettyyn pisteeseen asti ja akun lämpötilan lasku pienenee myös.
Julkaisun aika: 07.04.2023
