Optimum havalandırma, EV pil paketi performansını ve güvenliğini en üst düzeye çıkarmanın anahtarıdır.
Piller daha sofistike hale geldikçe, onları elementlerden koruma ihtiyacı hiç bu kadar büyük olmamıştı. Akü grubu mühendisleri araç uygulamalarını değerlendirerek, bunları uygun havalandırma teknolojisiyle birleştirir. Böylelikle, elektrikli araç performansını ve güvenliğini geliştirmeye yardımcı olurlar.
EV pil paketi performansını en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olacak beş önemli tasarım hususu aşağıda verilmiştir:
1. Basınç eşitlemesini sağlama
Sıcaklık ve yükseklik değişiklikleri, paket muhafazası içinde basınç değişikliklerine neden olabilir. Havalandırma delikleri, havanın kasanın içine ve dışına akmasına izin vererek basıncı eşitlemeye yardımcı olur. Daha yüksek hava akışı, daha hızlı dengeleme ve daha düşük maksimum basınç farkları sağlar. Bir işletim sisteminde basınç arttıkça, en zayıf nokta bulunacaktır, bu nedenle uygun şekilde tasarlanmış bir havalandırma, araç içindeki hassas bileşenlerin basıncını alır ve uygun hava akışının korunmasına yardımcı olur.
Basınç değişim oranının da dikkate alınması gerekir. Basınç değişiklikleri genellikle, çevresel koşullar, şarj etme ve boşaltma nedeniyle pil takımının içindeki sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanır. Basınç değişim oranı arttıkça, daha yüksek hava akışı gerekir.
Dalgalanan basınç değişiklikleriyle başa çıkmak için, havalandırma deliklerinin boyutu ve sayısı, membran tipi, hava akışı özellikleri ve dış koşulların geliştirme başlangıcında dikkate alınması gerekir. Uygun tipte ve sayıda pil takımı havalandırma deliklerinin uygulanması, farklı çalışma koşullarında dahili paket basıncının yönetilmesine yardımcı olabilir.
2. Giriş koruması derecesi (IP)
Akü paketlerindeki basınç seviyelerini yönetmek için hava akışı gereksinimleri kritik olsa da, kirleticileri dışarıda tutmak için giriş koruması da önemli bir husustur. Tasarım ve test aşamalarında kullanılacak önemli bir parametre, muhafazaların yabancı maddelere ve neme karşı sızdırmazlığını gösteren giriş koruması (IP) derecesidir.
Bir pil havalandırmasının koruması gereken tipik kirletici maddeler arasında su (sprey ve daldırma), yağ, toz ve kum parçacıkları bulunur. Örneğin, Donaldson’ın çift kademeli pil delikleri, olağanüstü pil takımı koruması sağlamak için benzersiz bir gövde tasarımı ve tescilli bir filtreleme ortamı olan Tetratex ePTFE membranını kullanır.
Giriş koruması arttıkça acil durum gaz giderme hava akışı azaltılabilir, bu nedenle uygun havalandırma çözümlerinin giriş koruması ile gaz giderme hava akışı arasındaki optimum dengeyi bulması gerekir.
3. Edge vakalarının hesaba katılması
EV pil paketleri ve muhafazaları, aşırı çalışma parametrelerinde meydana gelen olaylar olan beklenmedik uç durumların üstesinden gelmek için oluşturulur. Edge vakaları nadiren meydana gelse de, pil takımının hasar görme riskini azaltmaya ve bileşen arızalarını veya maliyetli onarımları azaltmaya yardımcı olacak bir havalandırma çözümünün optimize edilmesi önemlidir.
Son durum senaryolarının örnekleri şunları içerir:
DC hızlı şarj: Bu şarj işlemi, normal şarj istasyonlarından önemli ölçüde daha hızlıdır ve EV pili üzerinde ekstra ısı ve basınç oluşturur.
Tepe tırmanışları: Rekabete dayalı yokuş yukarı yarış sporu (yani, Pike’s Peak) ani bir yükseklik değişikliğine neden olur ve araç aküsündeki basıncı ve sıcaklığı artırır.
Su geçişi: Arazide bir dereden geçmek, sıcak bir akü paketini termal şoka sokabilir ve soğuk sudan hızlı bir vakum olayına neden olabilir.
Hava taşımacılığı: Bir kargo uçağı içinde taşınan bir araç, irtifa değişiminden kaynaklanan basınç değişikliklerinden etkilenecektir.
Kaya çarpması: Bir aracın alt takımına çarpan kayalar veya diğer sert molozlar, pil takımının içinde basınç artışına neden olabilir.
Buradaki test süreci, kapsamlı bir tasarım hatası modu ve etki analizi içerir. Bu analiz, olası uç vakaların ciddiyetine ve sıklığına bakar ve bunları bir doğrulama planında izler. Araçların karşılaşabileceği aşırı koşulları ve ani uç durum senaryosu sırasında sürüş performansını korumak için hangi gereksinimlerin gerekli olduğunu anlamak için müşterilerle birlikte çalışılması önemli bir noktadır.
4. Acil gaz giderme olaylarının azaltılması
Edge kasalarında olduğu gibi, optimum pil paketi havalandırma tasarımı, termal kaçak gibi acil durum gaz giderme olaylarının yönetilmesine yardımcı olur. Bu tür olaylar, basınç ilgili bir seviyeye yükseldiğinde ve gazın paketten derhal salınması gerektiğinde gerçekleşir.
Çift aşamalı havalandırma çözümleri, artan durumların yönetilmesine yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Birinci aşama, su ve kirletici maddelerin girişini önlerken basıncı eşitler. İkinci aşama havalandırma, genişleyen gazların kaçmasına izin vermek ve kalan hücrelere daha fazla zarar gelmesini azaltmak için hızlı basınç ve ısı oluşumuna yanıt olarak tamamen açılır. Çoğu durumda, tek bir havalandırma düzeneği her iki işlevi de gerçekleştirebilir. Bu mekanizma, pil hücrelerinin veya paket muhafazasının daha fazla zarar görmesini önlemeye yardımcı olur.
5. Tam sıcaklık aralığı doğrulaması
Mühendislik ve ürün ekipleri, çeşitli çalışma sıcaklıklarında çalışacak şekilde pil paketi havalandırmaları tasarlar. Havalandırma deliklerimizin patlama basıncını, acil gaz gidermeyi, basınç döngüsünü, termal döngüyü, termal ıslatmayı, termal şoku ve titreşimi nasıl ele aldığını görmek için sık sık çok çeşitli aşırı sıcaklıklarda testler gerçekleştirilir.
Havalandırma, EV pil termal yönetiminin kritik bir bileşenidir. Sıcaklıklar yükseldikçe veya düştükçe, nefes alabilen bir havalandırma, pil yuvası contalarını korumak için basınç eşitleme sağlar.
Daha fazla güç ve daha uzun menzil sağlayan yenilikçi EV pillerine olan talep, önemli bir rol oynayan gelişmiş pil paketi havalandırma tasarımları ile devam edecek. Yoldayken ortaya çıkan herhangi bir unsura karşı koruma sağlamalıdırlar.
KAYNAK: https://www.sae.org/news/2023/03/ev-battery-venting
