Upravljanje toplinom sustava baterija
Upravljanje toplinom baterijeuglavnom uključuje hlađenje, grijanje i izjednačavanje temperature. Funkcije hlađenja i grijanja prvenstveno se prilagođavaju potencijalnom utjecaju vanjske temperature okoline na bateriju. Izjednačavanje temperature smanjuje temperaturne razlike unutar baterije, sprječavajući brzu degradaciju baterije uzrokovanu pregrijavanjem u određenim područjima.
Općenito, metode hlađenja baterija uglavnom se dijele u tri kategorije: hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom i izravno hlađenje. Zračno hlađenje koristi prirodni zrak ili rashladni zrak iz putničkog prostora kako bi se postigla izmjena topline i hlađenje površine baterije. Hlađenje tekućinom obično koristi neovisne cijevi rashladne tekućine za grijanje ili hlađenje baterije; ovo je trenutno glavna metoda hlađenja, koja se koristi u Tesla i Volt baterijama. Sustavi izravnog hlađenja eliminiraju potrebu za odvojenim cjevovodima za hlađenje baterije, izravno koristeći rashladno sredstvo za hlađenje.
1. Sustav zračnog hlađenja
Rane baterije za napajanje, zbog manjeg kapaciteta i gustoće energije, često su koristile hlađenje zrakom. Zračno hlađenje podijeljeno je u dvije glavne kategorije: prirodno zračno hlađenje i prisilno zračno hlađenje (pomoću ventilatora), korištenjem prirodnog zraka ili hladnog zraka iz putničkog prostora za hlađenje baterije.
Trenutno se baterije od 48 V u blagim hibridnim vozilima od 48 V općenito nalaze u putničkom prostoru i hlade se zrakom. Sustavi-hlađenja zrakom relativno su jednostavne strukture, tehnološki zreli i jeftini. Međutim, zbog ograničenog kapaciteta odvođenja topline zraka, njihova učinkovitost izmjene topline je niska, što rezultira lošom ujednačenošću unutarnje temperature i poteškoćama u preciznoj kontroli temperature baterije. Stoga su sustavi-zračnog hlađenja općenito prikladni za primjene s kratkim dometima vožnje i laka vozila.
2. Sustavi hlađenja tekućinom
Hlađenje tekućinom uključuje korištenje rashladnog sredstva za izmjenu topline s baterijom. Rashladne tekućine dijele se na dvije vrste: one koje mogu izravno doći u kontakt s baterijskim ćelijama (silikonsko ulje, ricinusovo ulje itd.) i one koje dolaze u kontakt s ćelijama kroz vodene kanale (voda i etilen glikol itd.); trenutno se češće koristi mješavina vode i etilen glikola. Sustavi za hlađenje tekućinom obično uključuju rashladni uređaj povezan s ciklusom hlađenja, koristeći rashladno sredstvo za uklanjanje topline iz baterije. Osnovne komponente su kompresor, hladnjak i pumpa za vodu. Kompresor, kao izvor energije za hlađenje, određuje kapacitet izmjene topline cijelog sustava. Rashladni uređaj olakšava izmjenu topline između rashladnog sredstva i rashladnog sredstva, a količina izmjene topline izravno određuje temperaturu rashladnog sredstva. Pumpa za vodu određuje brzinu protoka rashladne tekućine unutar cijevi; brži protok rezultira boljom izmjenom topline, i obrnuto.
Sustavi tekućeg hlađenja nude veću fleksibilnost. Kanali za hlađenje mogu se ugraditi između baterijskih modula (trenutačno uobičajeni pristup), ploče za hlađenje mogu se koristiti na dnu baterije ili se ćelije ili moduli mogu uroniti u rashladnu tekućinu. Prednosti sustava za hlađenje tekućinom uključuju visoke koeficijente prijenosa topline, velike brzine protoka, dobru ujednačenost temperature i preciznu kontrolu temperature. Nedostaci uključuju složenost sustava, visoke zahtjeve za brtvljenjem, rashladni sustav koji čini značajan dio težine baterije i relativno visoku cijenu.
