Toplinsko upravljanje baterijom

Toplinsko upravljanje baterijom skup je sustava koji visokonaponsku bateriju električnog vozila održavaju unutar željenog temperaturnog raspona u svakoj fazi uporabe: tijekom vožnje, tijekom punjenja, pa čak i dok automobil stoji parkiran. Litij-ionske ćelije najbolje rade u prilično uskom pojasu, otprilike između 15 i 35 Celzijevih stupnjeva. Izvan tog raspona njihovo se ponašanje pogoršava: hladne ćelije nerado isporučuju ili prihvaćaju struju, dok vruće ćelije trpe ubrzano kemijsko starenje i, u krajnjim slučajevima, riskiraju toplinski pobjeg. Sustav toplinskog upravljanja postoji da bateriju drži u idealnoj točki bez obzira na uvjete okoline ili zahtjeve koji se pred nju postavljaju.

Najčešći pristup u suvremenim električnim vozilima jest tekućinsko hlađenje. Rashladna tekućina, obično mješavina vode i glikola, pumpa se kroz kanale, ploče ili cijevi koje su u bliskom dodiru s ćelijama, odvodeći toplinu do hladnjaka ili je predajući rashladnom krugu zajedničkom s klimatizacijom kabine. Isti krug može raditi obrnuto kako bi zagrijao bateriju, koristeći otporne grijače ili dizalicu topline. Senzori raspoređeni po bateriji dovode temperature ćelija sustavu za upravljanje baterijom, koji odlučuje kada hladiti, kada grijati i koliko snažno, vagajući zdravlje baterije naspram energetskog troška rada pumpi i kompresora. Jednostavnije ili starije izvedbe oslanjaju se na zračno hlađenje, propuhujući kabinski ili okolišni zrak preko ćelija, što je jeftinije i lakše, ali daleko slabije nosi s toplinom nastalom tijekom trajne oštre vožnje ili punjenja velikom snagom.

To je najvažnije u krajnostima. Tijekom brzog DC punjenja velike struje stvaraju znatnu toplinu koja se mora brzo odvesti, inače će sustav prigušiti snagu punjenja kako bi zaštitio ćelije. Tijekom dinamične vožnje ponovljena snažna ubrzanja i regenerativno kočenje zagrijavaju bateriju, a učinkovito hlađenje omogućuje automobilu da krug za krugom isporučuje postojane performanse, umjesto da popušta kako se baterija zagrijava. Hladni polasci predstavljaju suprotan problem, pri kojem se baterija mora zagrijati prije nego što može isporučiti punu snagu ili prihvatiti brzo punjenje.

Dobro toplinsko upravljanje jedan je od glavnih razloga zbog kojih suvremene baterije propadaju tako sporo. Držeći ćelije podalje od visokih temperatura koje pokreću nepovratni gubitak kapaciteta i podalje od hladnoće koja potiče štetno taloženje litija pri punjenju, sustav čuva iskoristivi kapacitet tijekom mnogih godina i desetaka tisuća ciklusa punjenja. Rana električna vozila s grubim ili nepostojećim hlađenjem često su pokazivala osjetno brže propadanje od današnjih tekućinski hlađenih baterija.

Toplinsko upravljanje podloga je za nekoliko povezanih značajki i pojmova. Ono je tehnologija u pozadini predtemperiranja baterije, koje je zapravo toplinsko upravljanje namjerno primijenjeno prije punjenja. Radi u sprezi s dizalicom topline električnog vozila, dijeli opremu s klimatizacijom kabine i ključno je za to kako visokonaponska baterija sigurno održava i brzo punjenje i visoke performanse tijekom svojeg vijeka.