Термично управление на акумулатора

Термичното управление на акумулатора е съвкупността от системи, които поддържат високоволтовата батерия на електромобила в предпочитания ѝ температурен диапазон през всяка фаза на употреба: по време на движение, по време на зареждане и дори докато колата стои паркирана. Литиево-йонните клетки се представят най-добре в сравнително тесен интервал, най-общо между около 15 и 35 градуса по Целзий. Извън този прозорец поведението им се влошава: студените клетки стават неохотни да отдават или приемат ток, докато горещите клетки страдат от ускорено химично стареене и в крайни случаи рискуват термично разпадане. Системата за термично управление съществува, за да задържа пакета в неговата оптимална зона независимо от условията на околната среда или от изискванията към него.

Най-разпространеният подход в съвременните електромобили е течното охлаждане. Охлаждаща течност, обикновено смес от вода и гликол, се изпомпва през канали, плочи или тръби, които минават в близък контакт с клетките, отнасяйки топлината към радиатор или отхвърляйки я през хладилен кръг, споделен с климатика на купето. Същият кръг може да работи в обратна посока, за да затопли пакета, използвайки резистивни нагреватели или термопомпа. Сензори, разпределени из пакета, подават температурите на клетките към системата за управление на батерията, която решава кога да охлажда, кога да затопля и колко агресивно, балансирайки здравето на батерията спрямо енергийния разход за работата на помпите и компресорите. По-простите или по-старите конструкции разчитат на въздушно охлаждане, прокарвайки въздух от купето или околната среда покрай клетките — по-евтино и по-леко, но далеч по-неспособно да се справи с топлината, отделяна при продължително интензивно шофиране или зареждане с висока мощност.

Това е от най-голямо значение в крайностите. По време на бързо зареждане с постоянен ток големите токове отделят значителна топлина, която трябва да се отвежда бързо, иначе системата ще ограничи зарядната мощност, за да предпази клетките. При динамично шофиране многократните силни ускорения и рекуперативно спиране нагряват пакета, а ефективното охлаждане е това, което позволява на колата да отдава постоянни показатели обиколка след обиколка, вместо да губи мощност с нагряването на акумулатора. Студените стартове представляват обратния проблем, при който пакетът трябва да бъде затоплен, преди да може да отдаде пълна мощност или да приеме бързо зареждане.

Доброто термично управление е една от главните причини съвременните батерийни пакети да се износват толкова бавно. Като държи клетките далеч от високите температури, които предизвикват необратима загуба на капацитет, и далеч от студа, който насърчава вредно отлагане на литий по време на зареждане, системата запазва използваемия капацитет в продължение на много години и десетки хиляди зарядни цикли. Ранните електромобили с грубо или липсващо охлаждане често показваха забележимо по-бързо износване от днешните течно охлаждани пакети.

Термичното управление стои в основата на няколко свързани функции и понятия. То е технологията, която прави възможно предварителното темпериране на акумулатора, което по същество е термично управление, приложено умишлено преди зареждане. То работи в съгласие с термопомпата на електромобила, споделя хардуер с климатичния контрол на купето и е централно за това как високоволтовият акумулатор поддържа безопасно както бързото зареждане, така и високите показатели през целия си живот.