Керування температурою системи батареї
Керування температурою батареїв основному включає охолодження, нагрівання та вирівнювання температури. Функції охолодження та обігріву насамперед регулюють потенційний вплив зовнішньої температури навколишнього середовища на акумулятор. Вирівнювання температури зменшує різницю температур всередині акумуляторної батареї, запобігаючи швидкому розрядженню акумулятора, спричиненому перегріванням у певних місцях.
Загалом методи охолодження силових акумуляторів поділяються на три категорії: повітряне охолодження, рідинне охолодження та пряме охолодження. Повітряне охолодження використовує природне повітря або охолоджуюче повітря з салону для досягнення теплообміну та охолодження поверхні батареї. Рідинне охолодження зазвичай використовує незалежні трубопроводи охолоджуючої рідини для нагріву або охолодження батареї; наразі це основний метод охолодження, який використовується в батареях Tesla та Volt. Системи прямого охолодження усувають потребу в окремих трубах охолодження для батареї живлення, безпосередньо використовуючи холодоагент для її охолодження.
1. Система повітряного охолодження
Ранні батареї, через їх меншу ємність і щільність енергії, часто використовували повітряне охолодження. Повітряне охолодження поділяється на дві основні категорії: природне повітряне охолодження та примусове повітряне охолодження (за допомогою вентилятора), що використовує природне повітря або холодне повітря з салону для охолодження батареї.
Зараз батареї 48 В в автомобілях з м’якими гібридами 48 В, як правило, розташовані в салоні й охолоджуються повітрям. Системи-повітряного охолодження є відносно простими за структурою, технологічно розвиненими та недорогими. Однак через обмежену тепловідвідну здатність повітря їх ефективність теплообміну низька, що призводить до поганої рівномірності внутрішньої температури та труднощів у точному контролі температури батареї. Тому системи повітряного-охолодження, як правило, підходять для застосувань із малим запасом ходу та легких транспортних засобів.
2. Системи рідинного охолодження
Рідинне охолодження передбачає використання теплоносія для обміну теплом з акумулятором. Охолоджуючі рідини поділяються на два типи: ті, які можуть безпосередньо контактувати з елементами акумулятора (силіконова олія, касторова олія тощо), і ті, які контактують з елементами через водні канали (вода та етиленгліколь тощо); в даний час частіше використовується суміш води та етиленгліколю. Системи рідинного охолодження зазвичай включають холодильну машину, підключену до холодильного циклу, яка використовує холодоагент для відведення тепла від батареї. Основними компонентами є компресор, холодильна машина та водяний насос. Компресор, як джерело живлення для охолодження, визначає теплообмінну здатність усієї системи. Чиллер сприяє теплообміну між холодоагентом і теплоносієм, а кількість теплообміну безпосередньо визначає температуру теплоносія. Водяний насос визначає витрату теплоносія всередині труб; більша швидкість потоку призводить до кращого теплообміну, і навпаки.
Системи рідинного охолодження забезпечують більшу гнучкість. Між модулями акумуляторів можна встановити охолоджувальні канали (наразі основний підхід), охолоджуючі пластини можна використовувати в нижній частині батареї, або осередки чи модулі можна занурити в охолоджуючу рідину. До переваг рідинних систем охолодження належать високі коефіцієнти теплопередачі, швидкі витрати, хороша рівномірність температури та точне регулювання температури. До недоліків можна віднести складність системи, високі вимоги до герметичності, значну частину ваги акумуляторної батареї становить система охолодження та відносно високу вартість.
