Termisk batteristyring

Termisk batteristyring er samlingen af systemer, der holder en elbils højspændingsbatteri inden for dets foretrukne temperaturområde i enhver brugsfase: under kørsel, under opladning og endda mens bilen holder parkeret. Lithium-ion-celler fungerer bedst inden for et ret snævert bånd, groft sagt mellem omkring 15 og 35 grader Celsius. Uden for dette vindue forringes deres opførsel: kolde celler bliver uvillige til at afgive eller modtage strøm, mens varme celler lider af fremskyndet kemisk ældning og i ekstreme tilfælde risikerer termisk løbskhed. Den termiske styring findes for at holde batteriet i sit ideelle leje uanset omgivelsernes forhold eller de krav, der stilles til det.

Den mest udbredte tilgang i moderne elbiler er væskekøling. En kølevæske, normalt en blanding af vand og glykol, pumpes gennem kanaler, plader eller rør, der er i tæt kontakt med cellerne, og fører varmen væk til en køler eller afgiver den via et kølemiddelkredsløb, der deles med kabinens aircondition. Det samme kredsløb kan køre baglæns for at opvarme batteriet ved hjælp af modstandsvarmere eller en varmepumpe. Sensorer fordelt i batteriet sender celletemperaturerne til batteristyringssystemet, der afgør, hvornår der skal køles, hvornår der skal varmes, og hvor kraftigt, idet det afvejer batteriets sundhed mod energiomkostningen ved at køre pumper og kompressorer. Enklere eller ældre konstruktioner bygger på luftkøling, hvor kabine- eller udeluft trækkes hen over cellerne, hvilket er billigere og lettere, men langt dårligere til at klare den varme, der opstår under vedvarende hård kørsel eller opladning med høj effekt.

Dette betyder mest ved yderpunkterne. Under DC-hurtigopladning danner de store strømme betydelig varme, der skal fjernes hurtigt, ellers vil systemet strupe ladeeffekten for at beskytte cellerne. Under sportslig kørsel opvarmer gentagen kraftig acceleration og regenerativ bremsning batteriet, og effektiv køling er det, der gør, at en bil kan levere ensartet ydeevne omgang efter omgang frem for at falde af, efterhånden som batteriet varmes op. Koldstart giver det modsatte problem, hvor batteriet skal opvarmes, før det kan levere fuld effekt eller modtage en hurtigopladning.

God termisk styring er en af hovedårsagerne til, at moderne batterier slides så langsomt. Ved at holde cellerne væk fra de høje temperaturer, der driver uigenkaldeligt kapacitetstab, og væk fra den kulde, der fremmer skadelig lithiumudfældning under opladning, bevarer systemet den brugbare kapacitet gennem mange år og titusindvis af ladecyklusser. Tidlige elbiler med primitiv eller manglende køling viste ofte mærkbart hurtigere nedslidning end nutidens væskekølede batterier.

Termisk styring ligger til grund for flere beslægtede funktioner og begreber. Det er den muliggørende teknologi bag batteriopvarmning, der ganske enkelt er termisk styring anvendt bevidst forud for en opladning. Det arbejder i samspil med elbilens varmepumpe, deler hardware med kabinens klimaanlæg og er centralt for, hvordan et højspændingsbatteri sikkert kan opretholde både hurtigopladning og høj ydeevne i hele sin levetid.