Yükleniyor...
Batarya termal yönetimi, elektrikli otobüslerin, kamyonların ve diğer ticari araçların performansı, güvenliği ve hizmet ömrü açısından merkezi bir rol oynar.
Yüksek voltajlı batarya paketleri uzun çalışma süreleri, yüksek şarj gücü, değişken yolcu veya yük miktarı ve ortam sıcaklığındaki önemli değişiklikler gibi zorlu koşullarda çalışır. Kararlı performansı korumak için batarya hücrelerinin kontrollü bir sıcaklık aralığında tutulması ve aşırı sıcak ya da soğuktan korunması gerekir.
Lityum iyon batarya hücreleri şarj ve deşarj sırasında ısı üretir. Bu ısı etkili şekilde yönetilmediğinde daha hızlı bozulmaya, kullanılabilir kapasitenin azalmasına ve şarj performansının düşmesine katkıda bulunabilir.
Aşırı sıcaklıklar operasyonel ve güvenlik riskleri de oluşturabilir. Yüksek sıcaklık hücre hasarı veya termal kaçak olasılığını artırabilirken düşük sıcaklık kullanılabilir gücü azaltabilir ve şarj hızını sınırlayabilir.
Batarya Termal Yönetim Sistemi veya BTMS, çalışma koşullarına göre batarya paketini soğutarak ya da ısıtarak sıcaklığı düzenler.
Batarya soğutma sistemleri genel olarak pasif ve aktif çözümler olarak ikiye ayrılabilir.
Pasif sistemler, batarya muhafazası, ısı emiciler veya faz değiştiren malzemeler aracılığıyla doğal ısı dağılımına dayanır. Bu sistemler nispeten basittir ve çok az ek enerji gerektirir, ancak soğutma kapasitesi ve sıcaklık kontrolü sınırlıdır.
Aktif sistemler, batarya sıcaklığını daha hassas biçimde yönetmek için fan, pompa, kompresör ve ısı eşanjörü gibi bileşenler kullanır. Bu sistemler, yüksek yük altında veya hızlı şarj koşullarında çalışan büyük ticari araç batarya paketleri için daha uygundur.
Elektrikli araçlarda çeşitli soğutma mimarileri kullanılmaktadır.
Hava soğutmalı sistemler, batarya paketindeki ısıyı uzaklaştırmak için zorlanmış hava akışı kullanır. Nispeten basit ve uygun maliyetlidirler, ancak özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında soğutma performansı ve sıcaklık homojenliği sınırlı olabilir.
Sıvı soğutmalı sistemler, batarya modüllerine yakın yerleştirilen soğutma plakalarından soğutma sıvısı geçirir. Isı hücrelerden sıvıya aktarılır ve ardından bir soğutucu veya ısı eşanjörü aracılığıyla sistemden uzaklaştırılır.
Bu yaklaşım daha güçlü ısı transferi ve daha homojen sıcaklık kontrolü sağladığından elektrikli otobüslerde ve yüksek kapasiteli diğer ticari araçlarda yaygın biçimde kullanılmaktadır.
Daldırmalı soğutmada batarya hücreleri veya modülleri doğrudan dielektrik bir sıvıyla temas hâlindedir. Bu yöntem yüksek soğutma performansı ve sıcaklık homojenliği sağlayabilir, ancak ek maliyet, sıkı sızdırmazlık gereksinimleri ve daha karmaşık bakım süreçleri getirir.
Seri üretim ticari araçlardaki kullanımı hâlen nispeten sınırlıdır.
Tipik bir sıvı soğutmalı batarya termal yönetim sistemi, kapalı bir soğutma sıvısı devresi üzerinden çalışır.
Batarya yönetim sistemi, paket sıcaklığının belirlenmiş eşiği aştığını tespit ettiğinde bir pompa, soğutma sıvısını batarya modüllerinin altına veya yanına yerleştirilmiş soğutma plakalarından geçirir.
Soğutma sıvısı hücrelerden gelen ısıyı emer ve sıcaklığın düşürüldüğü bir soğutucuya taşır. Soğutulan sıvı daha sonra batarya paketine geri döner ve çevrim devam eder.
Soğuk koşullarda bir PTC ısıtıcı veya başka bir ısıtma elemanı, sıvıyı batarya modüllerine ulaşmadan önce ısıtabilir. Böylece aynı sistem hem soğutma hem de ısıtma işlevi sağlayabilir.
BTMS genellikle CAN ağı üzerinden araç kontrol ünitesi ve batarya yönetim sistemiyle iletişim kurar. Soğutma veya ısıtma çıkışı, batarya sıcaklığına, araç yüküne ve çalışma koşullarına göre ayarlanabilir.
Soğutma plakaları, batarya modülleriyle yakın temas hâlinde yerleştirilen ısı transfer bileşenleridir.
Genellikle alüminyumdan üretilir ve içlerinde soğutma sıvısının dolaştığı kanallar bulunur. Tasarımları, ısının batarya paketinden ne kadar dengeli uzaklaştırılacağını etkiler.
Ticari araçlarda sıcaklık homojenliği özellikle önemlidir. Batarya modülleri arasındaki büyük sıcaklık farkları düzensiz yaşlanmaya, performansın azalmasına ve paket verimliliğinin düşmesine neden olabilir.
Bu nedenle soğutma plakası tasarımında kanal geometrisi, sıvı debisi, basınç kaybı, malzeme seçimi, sızdırmazlık ve batarya muhafazasıyla entegrasyon dikkate alınmalıdır.
Ticari araçlara yönelik bir BTMS yalnızca termal performans hedeflerini karşılamakla kalmamalıdır.
Önemli mühendislik kriterleri şunlardır:
Ürün sertifikasyonu doğrulama sürecini destekleyebilir, ancak OEM’ler ve operatörler uygulamaya özel testleri, araç entegrasyonunu ve saha performansını da değerlendirmelidir.
TKT, elektrikli otobüsler, kamyonlar ve diğer ticari araçlar için modüler bir BTMS ürün ailesi sunmaktadır.
Ürün ailesi, isteğe bağlı PTC ısıtma ile birlikte 3 kW ile 10 kW arasında soğutma kapasitesi sunar. Üniteler CAN 2.0 iletişimini kullanır ve araç kontrol ünitesi ile batarya yönetim sistemine doğrudan bağlanacak şekilde tasarlanmıştır.
Platform; kompresör, su pompası, soğutma fanı, sıcaklık sensörleri ve basınç koruma bileşenlerini içerir. Farklı kapasite seçenekleri ortak bir elektrik mimarisi kullandığından sistem çeşitli araç platformlarına uyarlanabilir.
Şirket ayrıca yayılan emisyonlar, bağışıklık ve geçici elektrik koşullarını kapsayan elektromanyetik uyumluluk testleri gerçekleştirdiğini bildirmektedir. Araç üreticileri belirli bir proje için sistemi değerlendirirken ayrıntılı test yöntemlerini, uygulanan standartları ve kullanım koşullarını incelemelidir.
Bir batarya termal yönetim sistemi değerlendirilirken operatörler ve araç üreticileri yalnızca nominal soğutma kapasitesine odaklanmamalıdır.
Seçilen sistem; batarya boyutu, şarj stratejisi, güzergâh profili, ortam koşulları ve beklenen günlük çalışma döngüsüyle uyumlu olmalıdır.
Elektrikli otobüslerde dur-kalk operasyonu, tekrarlanan hızlı şarj, yüksek yolcu yükü, depo koşulları ve mevsimsel sıcaklık değişimleri de dikkate alınmalıdır.
Doğru şekilde entegre edilmiş bir BTMS, daha kararlı batarya performansını, tutarlı şarj davranışını ve daha uzun batarya hizmet ömrünü destekleyebilir. Bununla birlikte etkinliği, batarya paketi, soğutma plakaları, kontroller, sensörler ve aracın işletme stratejisi dâhil olmak üzere sistemin tamamının tasarımına bağlıdır.
