Dull rheoli thermol o gerbyd trydan pur: oeri trochi batri

Yn y cais newydd o drydaneiddio ceir, mae'n bwysig iawn oeri a gwresogi'r cydrannau trydanol i'w cadw ar y tymheredd gweithio gorau posibl, oherwydd gall hyn warantu bywyd gwasanaeth ac effeithlonrwydd y cydrannau trydanol. Felly, mae system rheoli thermol briodol yn hanfodol. Mewn geiriau eraill, mae angen dylunio system rheoli thermol addas ar gyfer y cydrannau trydanol a ddefnyddir.
Os yw tymheredd gweithredu'r batri yn rhy uchel, gall arwain at golli gallu'r batri, ac mewn achosion eithafol, gall arwain at redeg i ffwrdd thermol. Os yw tymheredd gweithredu'r batri yn rhy isel, gall arwain at effeithlonrwydd batri is, ymwrthedd uwch, gallu batri is a ffurfio dendrite lithiwm (haen platio lithiwm). Bydd platio lithiwm yn arwain at heneiddio carlam a methiant craidd y batri.
Nod rheolaeth thermol yw sicrhau bod y system ar y tymheredd gweithredu gorau posibl a diogel. Yn fwy cymhleth yw y gall tymheredd gorau posibl y system batri newid gyda newid y modd gweithredu. Gall y tymheredd gorau posibl ar gyfer codi tâl cyflym fod yn wahanol i'r tymheredd ar gyfer gyrru neu barcio (parcio).
Ar hyn o bryd, mae'r systemau rheoli thermol batri a ddefnyddir yn bennaf yn cynnwys oeri nwy, oeri hylif anuniongyrchol, oeri hylif uniongyrchol (a elwir hefyd yn oeri trochi) a deunyddiau newid cyfnod. [1]

Disgrifiad o systemau oeri amrywiol
Defnyddir systemau oeri aer yn fwyaf eang oherwydd eu dyluniad syml, cost isel a dim gollyngiad. Rhennir oeri aer yn fath gweithredol gyda darfudiad gorfodol a math goddefol gyda darfudiad naturiol. O'i gymharu â hylif a chyfryngau eraill, mae gan aer gynhwysedd thermol bach (Cp=1.006 kJ/kgK ar dymheredd safonol) a dargludedd thermol isel, felly mae oeri aer yn annhebygol o ddod yn dechnoleg a ffefrir ar gyfer y genhedlaeth nesaf o gerbydau trydan gyda phecynnau batri mwy a chyflymder codi tâl cyflymach. [1]
Gellir rhannu oeri hylif yn ddulliau anuniongyrchol ac uniongyrchol. O'i gymharu ag aer, mae gan oerydd gynhwysedd thermol mwy a dargludedd thermol uwch. Oherwydd y rheolaeth tymheredd cytbwys, oeri hylif anuniongyrchol ar hyn o bryd yw un o'r atebion mwyaf cyffredin a ddefnyddir ym maes rheoli thermol batri. Yr oerydd a ddefnyddir amlaf yw cymysgedd o ddŵr a glycol. Egwyddor oeri anuniongyrchol yw gadael i'r oerydd lifo drwy'r sianel ar waelod neu ochr y modiwl cell/batri i drosglwyddo gwres o'r system.
Gellir gwella'r effaith oeri trwy ddefnyddio deunyddiau rhyngwyneb thermol penodol (TIM).
O'i gymharu ag oeri aer, anfantais oeri hylif anuniongyrchol yw cymhlethdod y system. Gall mwy o gydrannau a sianeli/piblinellau achosi mwy o fethiannau, pwysau ychwanegol a phroblemau gollwng.
Technoleg oeri arall sy'n dod i'r amlwg yw oeri hylif uniongyrchol, a elwir hefyd yn oeri trochi, sy'n trochi'r batri yn llwyr yn yr hylif dielectrig. Mae hwn yn hylif nad yw'n ddargludol gydag ymwrthedd uchel i fethiant trydanol. Mae cyflwyno'r dechnoleg hon yn golygu y gellir lleihau cymhlethdod proses batri a dylunio cydrannau yn fawr, ac mae hefyd yn helpu i leihau pwysau a chyfaint y system, gan wella'n sylweddol sefydlogrwydd a chydbwysedd rheoli tymheredd batri. Gall oeri trochi gynhesu neu oeri'r batri yn ôl yr angen heb ddefnyddio cyfnewidydd gwres, sy'n dod â gwelliant sylweddol mewn effeithlonrwydd. Mae oeri trochi batris cerbydau trydan yn ei fabandod o hyd, ond bu rhai achosion defnydd, megis system graidd batri trochi llawn patent Faraday Future [2], technoleg oeri trochi car Rali Dakar Audi RS Q e -tron [3], neu'r IMMERSIO a grëwyd gan gyn-weithwyr Panasonic a Tesla System ™ [4].

System oeri trochi ar gyfer Rali Dakar yn Audi RS Q e-tron
Mae'r hylif deuelectrig a ddefnyddir yn gyffredin mewn oeri trochi yn wrth-fflam, a all atal y digwyddiad ffo thermol. Ar hyn o bryd, mae sawl grŵp o gyfryngau oeri ar gael ar y farchnad - hydrofluoroether, olew hydrocarbon, olew silicon a hydrocarbon fflworinedig. Mae pobl yn talu mwy a mwy o sylw i hylifau dielectrig bioddiraddadwy.
Mae nodweddion oerydd yn chwarae rhan bwysig mewn rheolaeth thermol a dylent fodloni'r gofynion canlynol:
-Inswleiddiad trydanol da
-Cynhwysedd gwres penodol uchel a dargludedd thermol uchel
-Pwynt fflach anfflamadwy a/neu uchel
-Hawdd i'w gynhyrchu a gellir ei gyflenwi mewn symiau mawr
-Mae ystod tymheredd gweithredu addas
- Oes silff hir o hylif
Yn ogystal â'r gofynion uchod, rhaid hefyd ystyried cydnawsedd deunydd, dwysedd isel, gludedd isel a diogelu'r amgylchedd wrth ddewis yr oerydd trochi priodol.

Disgrifiad o oeryddion amrywiol....
Hydrofluoroethers - Mae hydrofluoroethers o geisiadau electroneg pŵer wedi cael sylw mawr ym maes oeri trochi cerbydau trydan pur. Mae'r llenyddiaeth yn dangos bod ei effeithlonrwydd oeri wedi gwella'n sylweddol o'i gymharu â'r system oeri aer. Oherwydd nad yw hydrofluoroether yn fflamadwy a bron dim fflachbwynt, mae diogelwch y system hefyd wedi'i wella. Mae perfformiad y system oeri trochi hydrofluoroether hon yn y cylch bywyd cyfan i'w astudio o hyd. Yn ogystal, mae dwysedd HFE tua 40 y cant yn uwch na dwysedd y system glycol dŵr, sy'n cael effaith negyddol ar bwysau ac ystod cerbydau trydan pur. Yn ogystal, mae cost materol a diogelu'r amgylchedd hefyd yn ffactorau pwysig sy'n rhwystro'r defnydd o hydrofluoroether yn system rheoli thermol cerbydau trydan.
Hydrocarbonau - gan gynnwys olew mwynol, polymer - Olefin (PAO) ac olew hydrocarbon synthetig. Mae hydrocarbonau yn gynhyrchion distyllu petrolewm, sy'n eu gwneud yn gost isel a gwenwyndra isel, ac yn addas ar gyfer oeri trochi yn yr ystod tymheredd gweithredu priodol. Anfantais y hylifau hyn yw y gallant fod yn fflamadwy a bod ganddynt fflachbwynt.

Esters - Oherwydd eu cost isel, pwynt fflach uchel, priodweddau dielectrig da a bioddiraddadwyedd, fe'u defnyddiwyd yn helaeth mewn amrywiol ddiwydiannau. Rhennir esters yn synthetig a naturiol. Mae ester synthetig yn gynnyrch adwaith cemegol rhwng polyol ac asid carbocsilig, tra bod ester naturiol yn gynnyrch olew llysiau. Mae'r ddwy ffynhonnell hefyd yn cyfateb i wahanol briodoleddau. Mae gan yr ester synthetig sefydlogrwydd ocsideiddio da, sy'n cael effaith gadarnhaol ar ymestyn y cyfnod cynnal a chadw cerbydau; Fodd bynnag, o'i gymharu ag ester naturiol, mae ei bwynt fflach fel arfer yn is. Anfantais system sy'n seiliedig ar ester yw bod y gludedd yn cynyddu gyda heneiddio'r deunydd, ac yna mae ei allu oeri yn lleihau.
Prif fantais olew silicon - olew silicon yw bod ganddo wrthwynebiad tymheredd da a phriodweddau dielectrig ar dymheredd uchel ac isel.
Dŵr/glycol - cymysgedd o ddŵr a glycol. O'i gymharu â systemau eraill, mae gan ddŵr / glycol ddargludedd a dargludedd thermol cymharol uchel, ac mae ganddo fanteision cost. Fodd bynnag, mae dargludedd cymysgedd glycol math dŵr yn cyfyngu ar ei ddefnydd ar gyfer oeri hylif anuniongyrchol yn unig. Yn y broses o ddefnyddio, mae mesurau selio system oeri hylif anuniongyrchol yn bwysig iawn, oherwydd gall hyn atal y cymysgedd rhag gollwng i'r batri neu'r gwifrau, ac yna gall atal cylched byr a cholli rheolaeth thermol terfynol. [5]

Yn fyr, mae yna lawer o atebion ar gyfer rheoli thermol; Yn Detweeler, credwn y gellir gwella system rheoli thermol cerbydau trydan pur trwy ddefnyddio deunyddiau a chyfansoddion yn iawn. Gyda datblygiad cyson y diwydiant teithio symudol i gyfeiriad trydaneiddio, y ffocws nawr yw cefnogi'r gwneuthurwyr oeryddion, cyflenwyr ar bob lefel ac OEMs i uwchraddio eu systemau rheoli thermol; Yn hyn o beth, mae arbenigedd materol Detweller wedi'i gymhwyso ar lefel uchel. Cydweddoldeb cemegol yw'r allwedd i'r dull oeri trochi uniongyrchol, oherwydd gall gwahanol oerydd arwain at atebion selio gwahanol.
Wrth ddewis yr ateb selio gorau ar gyfer pob system oeri trochi, rhaid cynnal profion. O ran y diwydiant cerbydau trydan, mae'n ymddangos bod perfluoropolyether (PFPE) ar flaen y gad o ran cymhwyso oerydd oherwydd eu nodweddion anfflamadwy a gludedd isel. Fodd bynnag, ni waeth pa fath o oerydd a ddefnyddir ar gerbydau trydan, mae angen sicrhau cydnawsedd â datrysiadau selio er mwyn osgoi cyrydiad / diraddio morloi dros amser yn yr amgylchedd llym hwn ac atal y problemau sy'n deillio o hynny. [1]
Mae diogelwch yn hollbwysig

Problem diogelwch pwysicaf system batri yw atal tân a rhediad thermol. Oherwydd bod y system batri gydag oeri trochi yn cael ei drochi'n uniongyrchol yn yr oerydd, rhaid selio'r ardal gyfan â chydrannau elastomer selio arbennig, a rhaid i ddetholiad yr elastomer fod yn gywir. Mae'n well cael lefel benodol o wrthwynebiad cemegol a gwrthiant tywydd trwy gydol cylch bywyd gwasanaeth y cerbyd ,.
Yn Detwelle, rydym yn cynnal arbrofion a dadansoddiad cywir ar wahanol fathau o oerydd mewn cysylltiad â gwahanol ddeunyddiau; Trwy'r profion hyn, gallwn benderfynu pa fathau o bolymerau neu elastomers sydd fwyaf addas ar gyfer selio'r hylifau hyn.
Hyd yn oed yn y cam dadansoddi efelychiad, paramedr pwysig y mae angen ei reoli yw heneiddio thermol. Mae'r deunydd yn cael ei brofi ar dymheredd uchel (hyd at 100 gradd C) am amser hir (hyd at 1000 awr). Yn ôl y grŵp cyntaf o brofion ar gyfer PFPE, olew silicon ac olew hadau, mae'r fformiwla sy'n seiliedig ar IC-DAT10 ac IC-DAT30 o DETWELLER yn perfformio'n dda yn y rhan fwyaf o oeryddion ac yn gyffredinol dylid ei ddefnyddio fel y dewis o ddeunyddiau selio. Mae pob cod IC-DAT yn cynrychioli gwahanol gyfresi elastomer, felly mae'r astudiaeth hon yn cymharu perfformiad gwahanol gyfresi polymer yn yr hylif a ddewiswyd.
Yn ôl y broses brawf llym hon, cymharwyd priodweddau ffisegol y deunydd cyn ac ar ôl trochi yn yr hylifau hyn. Defnyddir y newid cyfaint a ddangosir yn y ffigur isod fel dangosydd o sefydlogrwydd cemegol dros amser ar ôl trochi mewn oerydd. Yn ogystal, gwnaethom hefyd wirio a deall y sefydlogrwydd thermol, newidiadau eiddo tynnol, set cywasgu a gollyngiadau.

Canlyniadau sefydlogrwydd cemegol fformiwla rwber safonol wedi'i drochi mewn gwahanol fathau o oerydd (olew hadau, olew silicon ac amrywiol PFPE) ar gyfer system oeri trochi
Yn yr ail grŵp o brofion a ddangosir yn Ffigur 2, rydym yn canolbwyntio ar sylfaen fiolegol di-halogen, diwenwyn ac oerydd bioddiraddadwy. Rhennir yr holl oeryddion mesuredig yn ddau gategori gyda photensial cynhesu byd-eang (GWP) o 0 a<1. In addition, this study also includes so-called mixed liquids, which not only provide cooling effect, but also provide lubrication effect for the propulsion system.
Mae newid cyfaint y fformiwla rwber safonol ar ôl trochi yn yr hylifau hyn yn dangos bod gan y rhan fwyaf o'r fformiwlâu rwber a brofwyd newidiadau amlwg. Gellir gweld, ymhlith yr holl ddeunyddiau a brofwyd, mai dim ond y fformiwla â chod IC-DAT41 yw'r fformiwla ymgeisydd addas.

Canlyniadau sefydlogrwydd cemegol fformiwla rwber safonol ymgolli mewn math penodol o oerydd bio-seiliedig ar gyfer system oeri trochi
Tybir y bydd polaredd y deunydd selio yn effeithio ar sefydlogrwydd cemegol yr elfen selio. Yn ogystal ag IC-DAT41, mae Detweller yn astudio deunyddiau ymgeisydd eraill sy'n addas i'w defnyddio fel oeryddion trochi bio-seiliedig. Mae Detweller yn defnyddio gwahanol fformwleiddiadau perchnogol ar gyfer profi, ac yn olaf yn dewis pa fformiwleiddiad yw'r deunydd selio gorau ar gyfer yr oerydd penodol a brofir.