Thermal Management bateriového systému
Tepelný management bateriezahrnuje především chlazení, ohřev a vyrovnávání teploty. Funkce chlazení a topení se primárně přizpůsobují potenciálnímu vlivu vnější okolní teploty na baterii. Teplotní vyrovnání snižuje teplotní rozdíly uvnitř bateriového bloku a zabraňuje rychlé degradaci baterie způsobené přehřátím v určitých oblastech.
Obecně se způsoby chlazení napájecích baterií dělí hlavně do tří kategorií: chlazení vzduchem, chlazení kapalinou a přímé chlazení. Vzduchové chlazení využívá přirozený vzduch nebo chladicí vzduch z prostoru pro cestující k dosažení výměny tepla a chlazení na povrchu baterie. Kapalinové chlazení obvykle využívá nezávislé potrubí chladicí kapaliny k ohřevu nebo chlazení napájecí baterie; toto je v současné době běžná metoda chlazení, používaná v bateriích Tesla a Volt. Systémy přímého chlazení eliminují potřebu samostatného chladicího potrubí pro napájecí baterii, které přímo využívá chladivo k jejímu chlazení.
1. Systém chlazení vzduchem
Rané napájecí baterie, kvůli jejich menší kapacitě a hustotě energie, často používaly chlazení vzduchem. Chlazení vzduchem je rozděleno do dvou hlavních kategorií: chlazení přirozeným vzduchem a chlazení nuceným vzduchem (pomocí ventilátoru), které k chlazení baterie využívá přirozený vzduch nebo studený vzduch z prostoru pro cestující.
V současné době jsou 48V baterie ve 48V mild hybridních vozidlech obvykle umístěny v prostoru pro cestující a chlazeny vzduchem. Vzduchové-chladicí systémy mají relativně jednoduchou strukturu, jsou technologicky vyspělé a mají nízké náklady. Vzhledem k omezené kapacitě odvodu tepla ze vzduchu je však jejich účinnost výměny tepla nízká, což má za následek špatnou rovnoměrnost vnitřní teploty a potíže s přesnou regulací teploty baterie. Proto jsou vzduchové-chladicí systémy obecně vhodné pro aplikace s krátkým dojezdem a lehká vozidla.
2. Kapalinové chladicí systémy
Chlazení kapalinou zahrnuje použití chladicí kapaliny k výměně tepla s baterií. Chladicí kapaliny se dělí na dva typy: ty, které se mohou přímo dotýkat článků baterie (silikonový olej, ricinový olej atd.), a ty, které přicházejí do styku s články přes vodní kanály (voda a etylenglykol atd.); v současnosti se častěji používá směs vody a ethylenglykolu. Kapalinové chladicí systémy obvykle zahrnují chladič spojený s chladicím cyklem, který využívá chladivo k odstranění tepla z baterie. Hlavními součástmi jsou kompresor, chladič a vodní čerpadlo. Kompresor jako zdroj energie pro chlazení určuje kapacitu výměny tepla celého systému. Chladič usnadňuje výměnu tepla mezi chladivem a chladivem a množství výměny tepla přímo určuje teplotu chladiva. Vodní čerpadlo určuje průtok chladicí kapaliny v potrubí; rychlejší průtok má za následek lepší výkon výměny tepla a naopak.
Kapalinové chladicí systémy nabízejí větší flexibilitu. Chladicí kanály mohou být instalovány mezi moduly baterie (v současnosti mainstreamový přístup), chladicí desky mohou být použity ve spodní části baterie nebo mohou být články nebo moduly ponořeny do chladicí kapaliny. Mezi výhody kapalinových chladicích systémů patří vysoké koeficienty přenosu tepla, rychlé průtoky, dobrá rovnoměrnost teploty a přesné řízení teploty. Nevýhody zahrnují složitost systému, vysoké požadavky na těsnění, chladicí systém tvoří významnou část hmotnosti baterie a relativně vysoké náklady.