Elektrikli otobüslerin performansı çok güç pillerinin performansına bağlıdır; Dolayısıyla, güç pillerinin çalışma sıcaklığı, performansları ve etkileri ile de yaşamları ve güvenlikleri ile oldukça ilişkilidir. Güç pillerinin sıcaklık yönetim sistemi de oldukça önemlidir.
Güç pillerinin termal yönetimi, düşük sıcaklıklarda ısıtmayı ve yüksek olanlarda soğutulmasını gerektirir.
Pil Termal Yönetim Sistemi Türleri
1.1 Pil Soğutma Yöntemleri
Güç pillerinin soğutma yöntemleri esas olarak doğal hava soğutma, zorla hava soğutma, sıvı soğutma ve soğutucu doğrudan soğutma içerir.
-Borlanmış hava soğutma: Aracın dışındaki klima rüzgarı, doğal rüzgar veya konveksiyon rüzgarı akü bölmesine sokarak pil sıcaklığı azalır.
-Likid soğutma: Soğutucuyu soğutmak için klima sisteminin hava çıkışına veya bağımsız soğutma ekipmanının soğutucusuna güvenin ve daha sonra pil hücresini soğutmak için soğutucu pil paketindeki ısı eşanjörüne taşıyın.
-Refrighting Doğrudan Soğutma: Akü hücresini ısı iletimi ile soğutmak için soğutma ekipmanının soğutucu akışkanını pil paketindeki ısı eşanjörüne ekleyin.
Farklı soğutma yöntemlerinin karşılaştırılması aşağıdaki gibidir:
◆ Doğal hava soğutma: Soğutma performansı dış ortamdan etkilenir, sistem ek kontrol, enerji tüketimi, küçük alan mesleği, düşük maliyet, güvenilir süreç ve düşük su wading riski gerektirmez.
◆ Zorunlu Hava Soğutma: Soğutma performansı ortalama, sistem hacmi büyük, ancak ağırlık hafif, enerji tüketimi düşük, kontrol edilmesi kolay, sistem maliyeti düşük, işlem güvenilir ve su dolaşma riski yüksek.
◆Sıvı soğutma: Soğutma etkisi iyi, sistem hacmi orta, kontrol prensibi olgun ve uygulama zorluğu orta. Bununla birlikte, bu yöntem ağır bir sisteme, yüksek enerji tüketimi, en yüksek maliyet, ortalama süreç güvenilirliği ve yüksek su dolaşımı riski vardır. Şu anda, sıvı soğutma, sektörde en yaygın kullanılan soğutma çözümüdür.
◆Soğutucu doğrudan soğutma: Soğutma etkisi en iyisi, sistem hacmi küçük, ağırlık hafif, enerji tüketimi düşük, sistem maliyeti orta, ancak kontrol karmaşık, teknik zorluk yüksek, süreç güvenilirliği yüksek ve su wading riski yüksek. Şu anda, soğutucu doğrudan soğutma hala araştırma aşamasındadır ve henüz yaygın olarak kullanılmamıştır.
Soğutucu doğrudan soğutmanın ısı değişim verimliliği yüksek olsa da, soğutucu akışkan pil paketinde buharlaştığında, çeşitli yerlerdeki sıcaklık farkı büyüktür, bu da pilin sıcaklık homojenliğini etkiler ve böylece şarj ve deşarj performansını azaltır. Buna ek olarak, otobüslerin güç talebi büyüktür, pil paketlerinin sayısı büyüktür ve soğutucu doğrudan soğutma sisteminin boru hattı düzeni nispeten karmaşıktır ve sızıntı riski vardır.
1.2 Pil Isıtma Yöntemi
Şu anda, ortak güç pil ısıtma yöntemleri esas olarak şunları içerir:
◆Elektrikli Isıtma Filmi Isıtma: Pil hücresini doğrudan ısıtmak için pil paketinin içine elektrikli ısıtma filmini entegre edin.
- Ortam sıcaklığı 0'dan yüksek olduğunda, bu yöntemin iyi bir ısıtma etkisi, ek kontrol gerekmez, düşük enerji tüketimi, düşük maliyet, küçük alan mesleği ve uygulanması kolaydır.
- Ortam sıcaklığı 0 ℃'dan düşük olduğunda, ısıtma etkisi büyük ölçüde azalır ve genellikle kullanılmaz.
◆Elektrikli Sıvı Isıtma: Pil sıcaklığını artırmak için antifriz ısıtmak için pil paketi termal yönetiminin su dolaşım döngüsüne bir elektrikli sıvı ısıtıcısını seri olarak bağlayın.
- Bu yöntemin iyi bir ısıtma etkisi, ılımlı bir sistem boyutu, daha az uzay mesleği, olgun kontrol prensibi, yüksek süreç güvenilirliği ve uygulamada düşük zorluk vardır.
- Maliyet nispeten yüksek olmasına rağmen, şu anda stabilitesi ve verimliliği nedeniyle pil ısıtma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
İster kış ister yaz olsun, pilin normal çalışma sıcaklığı 25 ℃ ± 5 ℃'dir. Kışın, pil termal yönetim ekipmanı tarafından ısıtılması gerekir ve ısıtma için hedef su sıcaklığı 25 ℃ ± 5 ℃; Yaz aylarında BTMS sistemi tarafından soğutulması gerekir ve soğutma için hedef su sıcaklığı da 25 ℃ ± 5 ℃'dir. Aşağıda, otobüslerde yaygın olarak kullanılan üç tip sıvı soğutmalı (ısıtmalı) pil termal yönetim sistemi sunmaktadır. Bu üç tür pil termal yönetimi entegre ısıtma ve soğutma sistemleridir. Saf elektrikli otobüslerin kullanımı ve ortam sıcaklığı gereksinimlerine göre, sistemin soğutulması gerektiğinde, antifriz BTMS'nin ısı eşanjörü aracılığıyla doğrudan soğutulur; Sistemin ısıtılması gerektiğinde, PTC elektrik sıvı ısıtıcı BTMS su sirkülasyon sisteminde seri olarak bağlanır.
Basit Birim Formu
Sistem kompozisyonu
Basit ünite esas olarak bir plaka ısı eşanjörü, bir su pompası, bir fan ve bir PTC elektrik sıvı ısıtıcıdan oluşur. Prensibi Şekil 1'de gösterilmektedir ve bileşimi Şekil 2'de gösterilmektedir.
 |
 |
1 - Plaka Isı Eşanjörü
2、5 - Solenoid valf
3、4 - Su sıcaklığı sensörü;
6 - PTC Isıtıcı
7 - Fan
8 - Denetleyici
9 - Su Pompası |
Çalışma prensibi
Sistem bir soğutma sinyali aldığında, solenoid valf 2 açılır ve solenoid valf 5 kapanır.
Fan ve su pompası çalışmaya başlar, klima kanalından soğuk hava çıkarır ve antifrizin ünite içindeki plaka ısı eşanjöründen soğutulur.
Soğutulmuş antifriz, su pompası ile pil içindeki ısı eşanjörüne taşınır ve pil sıcaklığını azaltmak için pil hücresi ile değiştirilir.
Sistem bir ısıtma sinyali aldığında, solenoid valf 2 kapanır ve solenoid valf 5 açılır.
Ünitenin içindeki PTC elektrik sıvı ısıtıcı ve su pompası, sistemdeki antifriz ısıtmak için çalışmaya başlar.
Isıtmalı antifriz, pil paketinin içindeki ısı eşanjörüne dolaşır ve ısı iletimi yoluyla pil sıcaklığını arttırır.
- Kendi Kendini Dirkülasyon Modu
Isıtma ve soğutma fonksiyonlarına ek olarak, su soğutmalı ünite de pilin içindeki sıcaklık farkını azaltmak için bir kendi kendine dönüm fonksiyonuna sahiptir.
BTMS bir kendi kendine daireir komutu gönderdiğinde, PTC ısıtıcı ve fan çalışmayı durdurur, ancak su pompası çalışmaya devam eder ve antifriz, düzgün pil sıcaklığı sağlamak için su devresinde dolaşır.
Uygulama özellikleri ve kapsamı
✅ Avantajlar
Basit yapı ve düşük maliyet.
Temel soğutma, ısıtma ve kendi kendine dönüm fonksiyonlarına sahip olun.
❌ Sınırlamalar
Klima sisteminin çalışma durumundan büyük ölçüde etkilenen soğuk hava sağlamak için kabin klimasına güvenin.
Soğutma kapasitesi sınırlıdır. Bağımsız bir soğutma sisteminin olmaması nedeniyle, soğutma gücü genellikle 2kW'dan azdır, bu da yüksek güçlü pillerin ihtiyaçlarını karşılamak zordur.
Düşük oranlı yük ve deşarjlı yavaş şarjlı piller için uygundur ve genellikle hibrid otobüslerde kullanılır, ancak daha katı sıcaklık kontrol gereksinimlerine sahip saf elektrikli otobüsler için kullanılmaz.
Bağımsız olmayan birim formu
Sistem kompozisyonu ve çalışma prensibi
Bağımsız olmayan ünite, ayrı bir soğutma sistemine ihtiyaç duymadan pilin sıcaklığını kontrol etmek için klima sisteminin soğutucu akışkanını kullanır. Kompozisyonu şekilde gösterilmiştir.
- Evaporatör 1: Kabin Klima Evaporatörü yolcu alanı için soğuk hava sağlar.
-Evaporatör 2: Su soğutmalı ünite buharlaştırıcı, antifrizin soğutulmasından ve düşük sıcaklık antifrizini pil sıcaklığını azaltmak için pil ısı değiştiricisine vermekten sorumludur.
- Soğutma devresi: Kompresör, kondenser ve kurutma şişesi gibi anahtar bileşenleri paylaşarak iki evaporatör paralel olarak bağlanır. Soğutucu akış akışı, solenoid valf 1 ve 2 tarafından kontrol edilir ve genişleme valfleri 1 ve 2, iki soğutucu akışkanın akışının düzenlenmesinden sorumludur.
Soğutma Modu
- Solenoid valf 2 açılır ve soğutucu akışkan, antifrizle antifrizle ısı değiştirmek için evaporatör 2'ye girer.
- Düşük sıcaklık antifriz, pil sıcaklığını azaltmak için pil paketi ısı eşanjörüne dolaşır.
Isıtma modu
- Solenoid valf 2 kapalı, su pompası ve PTC elektrik sıvı ısıtıcı başlatılır ve antifriz, pili ısıtmak için ısıtıldıktan sonra pil ısı eşanjörüne girer.
Kendi Kendini Dirkülasyon Modu
- Solenoid valf 2 kapalıdır, PTC çalışmayı durdurur, sadece su pompası çalışır ve antifriz, pil sıcaklığını dengelemek ve aşırı sıcaklık farkını önlemek için su devresinde dolaşır.
Uygulama özellikleri ve kapsamı
✅ Avantajları
- Ekipman maliyetlerini azaltarak ek soğutma sistemi gerekmez.
-Yüksek oranlı hızlı şarjlı pillere sahip saf elektrikli otobüsler için uygun güçlü soğutma kapasitesi (≥6kW).
❌ Sınırlamalar
- Yolcu alanının soğutulmasını etkiler ve soğutucunun saptırılması klima etkisini zayıflatacak ve sistem yükünü artıracaktır.
- Sistem eşleştirme karmaşıktır ve farklı modellerin klima üreticileri ve modelleri sabit değildir, bu da su soğutma ünitesini klima ile eşleştirmeyi zorlaştırır.
- Kurulum sınırlıdır, yüksek ve düşük basınçlı boru hatları uzundur, özellikle pil altına yerleştirildiğinde, klima ile su soğutma ünitesi arasındaki bağlantı daha zordur.
- Kontrol mantığı karmaşıktır ve pilin ve araç klima sisteminin soğutma talebinin koordine edilmesi gerekir ve kontrol stratejisi gereksinimleri yüksektir.
Uygulanabilir senaryolar:
- Yüksek şarj ve deşarj oranlarına sahip hızlı şarjlı piller için geçerlidir.
- Soğutma kapasitesi (≥6kW) için yüksek gereksinimlere sahip saf elektrikli otobüsler için uygundur.
Bağımsız Birim Formu
Sistem prensibi ve yapısı
Bağımsız ünite, bağımsız ve eksiksiz bir soğutma sistemine sahip küçük bir saf elektrikli klima sistemine eşdeğerdir. Temel fark, evaporatörün yapısında yatmaktadır:
- Sıradan klimanın evaporatörü, klima soğutucu ve hava arasındaki ısı değişimi için kullanılır;
- Bağımsız ünitenin buharlaştırıcısı, klima soğutucu ve antifriz arasındaki ısı değişimi için kullanılır.
- Bu benzersiz ısı eşanjörü genellikle bir kabuk ve tüp yapısını benimser:
- İç boru soğutucu akışkanı iletir;
- Dış boru soğutma suyunu iletir;
- Isı değişim alanını arttırmak ve ısı değişim verimliliğini artırmak için iki kat boru katmanı arasında yüzgeçler dağıtılır.
- Bağımsız birimler için iki tasarım formu vardır:
- Entegre Tasarım
- Split Tasarım
Çalışma prensibi
Soğutma Modu
- Sistem soğutma sinyalini aldıktan sonra fan ve su pompasını başlatır.
- Soğutucu akışkan, antifriz sıcaklığını azaltmak için plaka ısı eşanjöründen antifriz ile ısıyı değiştirir.
- Antifriz, pil soğumasını sağlamak için su pompası dolaşımından pil ısı eşanjörüne girer.
Isıtma modu
- Sistem ısıtma sinyalini aldıktan sonra, PTC elektrik sıvı ısıtıcı ve su pompasını başlatır.
- Antifriz ısıtıldıktan sonra, ısı değişimi yoluyla pil sıcaklığını arttırmak için pilin içindeki ısı eşanjörüne akar.
Uygulama özellikleri ve kapsamı
✅ Avantajları
- Klima soğutma performansından etkilenmeyen bağımsız sistem, pil sıcaklığındaki değişikliklere hızlı bir şekilde yanıt verebilir.
- Esnek düzen, güç farklı soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için gerektiği gibi ayarlanabilir.
- Kontrol mantığı basittir, çünkü bağımsız bir soğutma sistemi olduğundan, yolcu alanı klimanın soğutma ihtiyaçlarını göz önünde bulundurmaya gerek yoktur.
- Soğutma kapasitesi, genellikle 2 kW'ın üzerinde, yüksek oranlı hızlı şarj pilleri olan hibrid veya saf elektrikli otobüsler için uygun ayarlanabilir.
❌ Sınırlamalar
- Bağımsız birim sistemi ile karşılaştırıldığında, bağımsız ünitenin bağımsız soğutma için ek bir kompresör ve kondansatörler seti vardır ve maliyet biraz daha yüksektir. Ancak bağımsız bir sistem olduğu için, kontrol mantığı bağımsız olmayan biriminkinden daha basittir.
Uygulanabilir senaryolar:
- Yüksek pil şarjı ve hibrit otobüsler ve saf elektrikli otobüsler gibi deşarj oranlarına sahip hızlı şarjlı piller için geçerlidir.
Çözüm
Elektrikli otobüslerin temel bir bileşeni olarak BTMS, güç pilinin performansını, güvenliğini ve ömrünü doğrudan etkiler. Bu nedenle, elektrikli otobüslerin tasarımı ve geliştirilmesinde, pil termal yönetim ekipmanının yapısı ve çalışma prensibi hakkında derin bir anlayış ve ustalık sahibi olmak çok önemlidir. Bu sadece aracın genel verimliliğini artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda pilin uzun süreli güvenilirliğini de sağlar, böylece aracın çalışması için daha güçlü destek sağlar.Guchen Pil Termal Yönetim Sistemi hakkında daha fazla bilgi edinin
