Managementul termic al bateriei

Managementul termic al bateriei este ansamblul de sisteme care mențin bateria de înaltă tensiune a unui vehicul electric în intervalul de temperatură preferat în fiecare etapă de utilizare: în timpul rulării, în timpul încărcării și chiar cât timp mașina stă parcată. Celulele litiu-ion funcționează cel mai bine într-o bandă relativ îngustă, în linii mari între aproximativ 15 și 35 de grade Celsius. În afara acestei ferestre, comportamentul lor se deteriorează: celulele reci devin reticente în a livra sau a accepta curent, în timp ce celulele fierbinți suferă o îmbătrânire chimică accelerată și, în cazuri extreme, riscă ambalarea termică. Sistemul de management termic există pentru a menține pachetul în punctul său optim, indiferent de condițiile ambiante sau de solicitările impuse.

Abordarea cea mai răspândită la vehiculele electrice moderne este răcirea cu lichid. Un lichid de răcire, de obicei un amestec de apă și glicol, este pompat prin canale, plăci sau tuburi aflate în contact strâns cu celulele, preluând căldura către un radiator sau eliminând-o printr-un circuit de agent frigorific comun cu aerul condiționat al habitaclului. Aceeași buclă poate funcționa în sens invers pentru a încălzi pachetul, folosind rezistențe electrice sau o pompă de căldură. Senzori distribuiți în pachet transmit temperaturile celulelor către sistemul de management al bateriei, care decide când să răcească, când să încălzească și cu ce intensitate, echilibrând sănătatea bateriei cu costul energetic al funcționării pompelor și compresoarelor. Soluțiile mai simple sau mai vechi se bazează pe răcirea cu aer, trecând aer din habitaclu sau din mediu peste celule, ceea ce este mai ieftin și mai ușor, dar mult mai puțin capabil să facă față căldurii generate în timpul rulării susținute, intense, sau al încărcării de mare putere.

Acest aspect contează cel mai mult la extreme. În timpul încărcării rapide DC, curenții mari generează căldură considerabilă care trebuie evacuată rapid, altfel sistemul va reduce puterea de încărcare pentru a proteja celulele. La un condus dinamic, accelerațiile puternice repetate și frânarea regenerativă încălzesc pachetul, iar o răcire eficientă este cea care permite unei mașini să livreze performanțe constante tur după tur, în loc să cedeze pe măsură ce bateria se încălzește. Pornirile la rece pun problema inversă, în care pachetul trebuie încălzit înainte de a putea livra putere maximă sau de a accepta o încărcare rapidă.

Un management termic bun este unul dintre principalele motive pentru care pachetele de baterii moderne se degradează atât de lent. Ținând celulele departe de temperaturile ridicate care provoacă pierderea ireversibilă de capacitate și departe de frigul care favorizează depunerea dăunătoare de litiu în timpul încărcării, sistemul păstrează capacitatea utilizabilă timp de mulți ani și zeci de mii de cicluri de încărcare. Primele vehicule electrice, cu răcire rudimentară sau absentă, prezentau adesea o degradare vizibil mai rapidă decât pachetele răcite cu lichid de astăzi.

Managementul termic stă la baza mai multor funcții și noțiuni înrudite. Este tehnologia care face posibilă precondiționarea bateriei, care nu este altceva decât management termic aplicat deliberat înaintea unei încărcări. Lucrează în tandem cu pompa de căldură a vehiculului, împarte componente cu sistemul de climatizare a habitaclului și este esențial pentru modul în care o baterie de înaltă tensiune susține în siguranță atât încărcarea rapidă, cât și performanțele ridicate de-a lungul duratei sale de viață.