A termomenedzsment jelentősége a hibrid és elektromos hajtásnál

Talán már nem számít rendkívüli hírnek, hogy az anyagtechnológia fejlődése a gépészet bármely ágában korábbi megoldások továbbfejlesztését, illetve korábban meg nem valósítható koncepciók számára nyitotta meg az utat. Erősebb, ellenállóbb, a különböző igénybevételeket nagyságrendekkel jobban viselő szerkezeti anyagok alkalmazásával drasztikus egyszerűsítések váltak lehetővé a korábbi a bonyolultabb szerkezeti megoldások helyett. A TI Fluid Systems alapvetően a gépjárművek „vérkeringésével” azaz minden olyan termékkel foglalkozik a gépjárművek kapcsán, ami (munka-) folyadék, jellemzően ezek a főbb hidraulikus rendszerekek a fékrendszer, illetve a hűtőrendszer részegységei, alkatrészei. A TI Fluid Systems vezető globális gyártó és beszállító; közel 100 éves tapasztalattal, 29 országban 104 telephelyen rendelkezik gyártóüzemekkel, és az összes jelentős globális gyártóval (OEM-mel) kapcsolatban áll.

A TT Fluid Systems új „Plastic Thermal Systems for Lithium Ion Battery Pack” nevű elgondolása az eddigieknél hatékonyabb megoldást kínál a hibrid és teljesen elektromos járművek lítium-ion akkumulátorcsomagjainak hűtőfolyadék/hűtőközeg-hőszabályozására. Az elgondolás középpontjában új műanyag-ötvözet(ek) alkalmazása áll, és rugalmas megoldást kínál(nak), amely(ek) optimalizálják a lítium-ion akkumulátorok kialakítását, egyben csökkentik a súlyt is.

A hibrid elektromos járművek (HEV) jellemzően két fő hűtőkörrel rendelkeznek. A HEV-ek általában a hagyományos belsőégésű motorok folyadékrendszereit használják és további hidraulikus megoldásokat alkalmaznak a villamosítással kapcsolatos alkatrészek hőmérsékletének kezelését tekintve, beleértve az alváz, a teljesítményelektronika, a villanymotor hajtás és akkumulátor rendszerek hőkezelését is. Ennek eredményeként a HEV-ekben akár hat hűtőkör is lehet. A HEV-ek hőkezelési rendszerei jellemzően vezetékeket, csöveket, szivattyúkat, gyorscsatlakozókat, érzékelőket és szelepeket tartalmaznak. A fokozott hőkezelés mellett a TI Fluids tüzelőanyagellátó-rendszerekhez is gyárt alkatrészeket, pl. a megnövekedett tüzelőanyaggőz befogadására, amely a motorüzem azon részüzemmód-tartományában halmozódik föl, amikor a belső égésű motor nem működik, így a tüzelőanyaggőz eltávolítása is problémás.

Akkumulátoros elektromos járműek (BEV) terén a hőkezelés további hűtőkörök beiktatásával történik, lényegesen több vezetékkel és csővel találkozunk a „motortérben”, mint a hagyományos belsőégésű motorok esetében. A BEV-ekben lévő hűtőkörök alkatrészei nem feltétlenül egyeznek meg belsőégésű motoros társaikéval, így hőtűrőképességük is eltér azokétól. Emiatt különböző „nem megszokott”  anyagokat, például nylont használhatnak, a korábbi alumíniumcsöves megoldások helyett. A műanyag megoldásokkal a tervező kívánalmainak megfelelően optimalizálható a rendszer súlya, hőmérséklete és nyomása. A nylon zsinórok tömege körülbelül 30-60% a gumi és alumínium csövekhez képest.

Johannes Helmich a TI Fluids Systems fejlesztésekért felelős vezetője az új irányultságot a termomenedzsment-rendszerekkel kapcsolatosan az alábbiak szerint fejtegette szakmai előadásában: „Az elektromos járművek jelentősen megnövekedett hőigénye a hatékonyságban rejlik. Az elektromos járművek vásárlóinak egyik fő aggálya természetesen a hatótávolság, és ez komoly kihívást jelent. A gyártóknak új technológiákat kell kifejleszteniük, amelyek nagyobb hatékonyságot és hatótávolságot biztosítanak, és ezt egyre gyorsabb ütemben és egyre nagyobb léptékben kell megtenniük. Ennek megvalósítása azonban számos technikai akadályba ütközik. Az elektromos járművek akkumulátorai egy meghatározott és szűk hőmérsékleti tartományban teljesítenek a legjobban. Ha a hőmérséklet túl alacsony lesz, az negatívan befolyásolja az akkumulátor teljesítményét és hatékonyságát, ha pedig túl magas, akkor maradandó károsodást okoz. Egy elektromos jármű üzeme során az akkumulátor hőmérsékletét befolyásolhatja a külső hőmérséklet, a töltés során keletkező hő, a túlhasználat és számtalan egyéb tényező, ami megnehezíti a hőmérséklet szabályozását, az ideális hőmérséklet beállítását.”

Ebben a nem is olyan csekély szabályzási feladatban az anyagtechnológia fejlődésének eredményeként, nagyobb hőtűrőképességgel, rugalmassággal és flexibilitással rendelkező szerkezeti elemek, alkatrészek az eddigi szabályzási feladatok módosulását és egyszerűsödését hozhatják el.

Hogy hová juta TI Fluid Systems az egyenlőre még kevés kommunikált részlettel közzétett megoldása? Figyeljük, követjük! Beszámolunk róla!

A TI Fluids cégről az alábbi videóban tudhat meg többet:

Az elektromos járművek termomenedzsmentjével pedig a Hella patinás videójában ismerkedhet a kedves olvasó: