Մարտկոցի ջերմափոխանակման միջավայրի ջերմային կառավարման համակարգի վերլուծություն

Նոր էներգիայով աշխատող տրանսպորտային միջոցների հիմնական տեխնոլոգիաներից մեկը մարտկոցներն են: Մարտկոցների որակը մի կողմից որոշում է էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների արժեքը, իսկ մյուս կողմից՝ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների վարման հեռավորությունը: Ընդունման և արագ ընդունման հիմնական գործոն է:

Ըստ էլեկտրական մարտկոցների օգտագործման բնութագրերի, պահանջների և կիրառման ոլորտների, էլեկտրական մարտկոցների հետազոտական ​​և զարգացման տեսակները երկրում և արտերկրում մոտավորապես հետևյալն են՝ կապարաթթվային մարտկոցներ, նիկել-կադմիումային մարտկոցներ, նիկել-մետաղական հիդրիդային մարտկոցներ, լիթիում-իոնային մարտկոցներ, վառելիքային բջիջներ և այլն, որոնց մեջ ամենամեծ ուշադրությունը գրավում է լիթիում-իոնային մարտկոցների մշակումը։

Մարտկոցի ջերմության առաջացման վարքագիծը

Մարտկոցի էներգիայի մոդուլի ջերմության աղբյուրը, ջերմության առաջացման արագությունը, մարտկոցի ջերմունակությունը և այլ հարակից պարամետրեր սերտորեն կապված են մարտկոցի բնույթի հետ։ Մարտկոցի կողմից անջատված ջերմությունը կախված է մարտկոցի քիմիական, մեխանիկական և էլեկտրական բնույթից և բնութագրերից, մասնավորապես էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բնույթից։ Մարտկոցի ռեակցիայի ընթացքում առաջացող ջերմային էներգիան կարող է արտահայտվել մարտկոցի ռեակցիայի ջերմությամբ Qr. էլեկտրաքիմիական բևեռացումը հանգեցնում է մարտկոցի իրական լարման շեղմանը իր հավասարակշռության էլեկտրաշարժիչ ուժից, իսկ մարտկոցի բևեռացման պատճառով առաջացած էներգիայի կորուստը արտահայտվում է Qp-ով։ Ռեակցիայի հավասարման համաձայն ընթացող մարտկոցի ռեակցիայից բացի, կան նաև որոշ կողմնակի ռեակցիաներ։ Կողմնակի տիպիկ ռեակցիաներից են էլեկտրոլիտի քայքայումը և մարտկոցի ինքնալիցքաթափումը։ Այս գործընթացում առաջացող կողմնակի ռեակցիայի ջերմությունը Qs է։ Բացի այդ, քանի որ ցանկացած մարտկոց անխուսափելիորեն կունենա դիմադրություն, հոսանքի անցնելու ժամանակ կառաջանա Ջոուլի ջերմություն Qj։ Հետևաբար, մարտկոցի ընդհանուր ջերմությունը հետևյալ ասպեկտների ջերմությունների գումարն է՝ Qt=Qr+Qp+Qs+Qj։

Կախված լիցքավորման (լիցքաթափման) կոնկրետ գործընթացից, մարտկոցի ջերմության առաջացման հիմնական գործոնները նույնպես տարբեր են: Օրինակ, երբ մարտկոցը սովորաբար լիցքավորվում է, Qr-ը գերիշխող գործոնն է, իսկ մարտկոցի լիցքավորման ուշ փուլում, էլեկտրոլիտի քայքայման պատճառով, սկսում են տեղի ունենալ կողմնակի ռեակցիաներ (կողմնակի ռեակցիայի ջերմությունը Qs է), երբ մարտկոցը գրեթե լիովին լիցքավորված է և գերլիցքավորված: Հիմնականում տեղի է ունենում էլեկտրոլիտի քայքայումը, որտեղ Qs-ն գերակշռում է: Ջոուլի ջերմությունը Qj կախված է հոսանքից և դիմադրությունից: Լիցքավորման լայնորեն օգտագործվող մեթոդը իրականացվում է հաստատուն հոսանքի տակ, և Qj-ն այս պահին որոշակի արժեք է: Սակայն, մեկնարկի և արագացման ժամանակ հոսանքը համեմատաբար բարձր է: HEV-ի համար սա համարժեք է տասնյակ ամպերներից մինչև հարյուրավոր ամպեր հոսանքի: Այս պահին Ջոուլի ջերմությունը Qj շատ մեծ է և դառնում է մարտկոցի ջերմության արտանետման հիմնական աղբյուրը:

Ջերմային կառավարման կառավարելիության տեսանկյունից ջերմային կառավարման համակարգերը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ ակտիվ և պասիվ: Ջերմափոխանակման միջավայրի տեսանկյունից ջերմային կառավարման համակարգերը կարելի է բաժանել՝ օդային սառեցմամբ, հեղուկային սառեցմամբ և փուլային փոփոխության ջերմային կուտակիչների:

Ջերմային կառավարում՝ օդի միջոցով որպես ջերմափոխանակիչ

Ջերմափոխանակիչ միջավայրը զգալի ազդեցություն ունի ջերմային կառավարման համակարգի աշխատանքի և արժեքի վրա: Օդի օգտագործումը որպես ջերմափոխանակիչ միջավայր նպատակ ունի օդը ուղղակիորեն ներմուծել այնպես, որ այն հոսի մարտկոցի մոդուլի միջով՝ ջերմության ցրման նպատակին հասնելու համար: Ընդհանուր առմամբ, անհրաժեշտ են օդափոխիչներ, մուտքի և ելքի օդափոխություն և այլ բաղադրիչներ:
Օդի ընդունման տարբեր աղբյուրների համաձայն, սովորաբար լինում են հետևյալ ձևերը.
1. Պասիվ սառեցում արտաքին օդափոխությամբ
2. Ուղևորասրահի օդափոխության պասիվ սառեցում/ջեռուցում
3. Արտաքին կամ ուղևորի խցիկի օդի ակտիվ սառեցում/տաքացում
Պասիվ համակարգի կառուցվածքը համեմատաբար պարզ է և ուղղակիորեն օգտագործում է առկա միջավայրը: Օրինակ, եթե մարտկոցը անհրաժեշտ է տաքացնել ձմռանը, ուղևորասրահի տաք միջավայրը կարող է օգտագործվել օդը ներշնչելու համար: Եթե վարման ընթացքում մարտկոցի ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, և ուղևորասրահի օդի սառեցման ազդեցությունը լավը չէ, դրսից ներթափանցող սառը օդը կարելի է ներշնչել՝ այն սառեցնելու համար:

Ակտիվ համակարգի համար անհրաժեշտ է ստեղծել առանձին համակարգ՝ ջեռուցման կամ սառեցման գործառույթներ ապահովելու և մարտկոցի վիճակի համաձայն անկախ կառավարվելու համար, ինչը նույնպես մեծացնում է տրանսպորտային միջոցի էներգիայի սպառումը և արժեքը: Տարբեր համակարգերի ընտրությունը հիմնականում կախված է մարտկոցի օգտագործման պահանջներից:

Ջերմային կառավարում հեղուկի միջոցով որպես ջերմափոխանակիչ միջավայր

Ջերմափոխանակման համար, երբ հեղուկը որպես միջավայր է, անհրաժեշտ է ջերմափոխանակման կապ հաստատել մոդուլի և հեղուկ միջավայրի, օրինակ՝ ջրային պատյանի միջև, որպեսզի անուղղակի տաքացում և սառեցում իրականացվի կոնվեկցիայի և ջերմահաղորդականության տեսքով: Ջերմափոխանակման միջավայրը կարող է լինել ջուր, էթիլենգլիկոլ կամ նույնիսկ սառնագենտ: Կա նաև ուղղակի ջերմափոխանակում՝ բևեռային մասը դիէլեկտրիկի հեղուկի մեջ ընկղմելով, սակայն կարճ միացումից խուսափելու համար պետք է ձեռնարկվեն ջերմամեկուսացման միջոցառումներ:

Պասիվ հեղուկային սառեցումը սովորաբար օգտագործում է հեղուկ-շրջակա միջավայրի օդային ջերմափոխանակում, ապա մարտկոցի մեջ ներմուծում է «կոկոններ»՝ երկրորդային ջերմափոխանակման համար, մինչդեռ ակտիվ սառեցումը օգտագործում է շարժիչի սառեցնող նյութ-հեղուկ միջավայրի ջերմափոխանակիչներ կամ էլեկտրական տաքացում/ջերմային յուղի տաքացում՝ առաջնային սառեցում ապահովելու համար: Ջեռուցում, առաջնային սառեցում ուղևորի խցիկի օդային/օդորակիչ սառնագենտ-հեղուկ միջավայրով:
Ջերմային կառավարման համակարգը, որն օգտագործում է օդ և հեղուկ որպես միջավայր, պահանջում է օդափոխիչներ, ջրային պոմպեր, ջերմափոխանակիչներ, ջեռուցիչներ (PTC օդային ջեռուցիչ), խողովակաշարերը և այլ պարագաները կառուցվածքը դարձնում են չափազանց մեծ և բարդ, ինչպես նաև սպառում են մարտկոցի էներգիա, մարտկոցի հզորության խտությունը և էներգիայի խտությունը նվազում են։
(PTC սառեցնող նյութջեռուցիչ) Ջրով սառեցվող մարտկոցի սառեցման համակարգը օգտագործում է սառեցնող նյութ (50% ջուր/50% էթիլենգլիկոլ)՝ մարտկոցից ջերմությունը օդորակման սառնագենտի համակարգ փոխանցելու համար՝ մարտկոցի սառեցնողի միջոցով, ապա՝ շրջակա միջավայր՝ խտացուցիչի միջոցով: Մարտկոցի սառեցնողի միջոցով ջերմափոխանակումից հետո ներմուծվող ջրի ջերմաստիճանը հեշտությամբ կարող է ավելի ցածր լինել, և մարտկոցը կարող է կարգավորվել՝ աշխատելու լավագույն աշխատանքային ջերմաստիճանային միջակայքում. համակարգի սկզբունքը ցույց է տրված նկարում: Սառնագենտի համակարգի հիմնական բաղադրիչներն են՝ խտացուցիչ, էլեկտրական կոմպրեսոր, գոլորշիչ, ընդարձակման փական՝ անջատիչ փականով, մարտկոցի սառեցնող (ընդլայնման փական՝ անջատիչ փականով) և օդորակման խողովակներ և այլն. սառեցման ջրի միացումը ներառում է.էլեկտրական ջրային պոմպ, մարտկոց (ներառյալ սառեցման թիթեղները), մարտկոցի սառեցուցիչներ, ջրատար խողովակներ, ընդարձակման բաքեր և այլ պարագաներ։