Termičko upravljanje baterijom

Termičko upravljanje baterijom je skup sistema koji visokonaponsku bateriju električnog vozila održavaju u željenom temperaturnom opsegu u svakoj fazi korišćenja: tokom vožnje, tokom punjenja, pa čak i dok automobil stoji parkiran. Litijum-jonske ćelije najbolje rade u prilično uskom opsegu, otprilike između 15 i 35 stepeni Celzijusa. Van tog opsega njihovo ponašanje se pogoršava: hladne ćelije nerado predaju ili primaju struju, dok vrele ćelije trpe ubrzano hemijsko starenje i, u krajnjim slučajevima, rizik od termičkog bega (thermal runaway). Sistem za termičko upravljanje postoji da bateriju zadrži u njenoj idealnoj zoni bez obzira na spoljne uslove ili zahteve koji se pred nju postavljaju.

Najčešći pristup u savremenim električnim vozilima je tečno hlađenje. Rashladna tečnost, najčešće mešavina vode i glikola, pumpa se kroz kanale, ploče ili cevi koje su u bliskom kontaktu sa ćelijama i odvodi toplotu do hladnjaka ili je predaje rashladnom krugu koji deli sa klimatizacijom kabine. Isti krug može da radi i obrnuto, da zagreva bateriju, koristeći otporne grejače ili toplotnu pumpu. Senzori raspoređeni po bateriji dovode temperature ćelija sistemu za upravljanje baterijom, koji odlučuje kada da hladi, kada da greje i koliko snažno, balansirajući zdravlje baterije i energetsku cenu rada pumpi i kompresora. Jednostavnije ili starije konstrukcije oslanjaju se na vazdušno hlađenje, propuštajući vazduh iz kabine ili okoline preko ćelija, što je jeftinije i lakše, ali daleko slabije izlazi na kraj sa toplotom koja nastaje pri dužoj oštroj vožnji ili punjenju visoke snage.

To je najvažnije u krajnostima. Tokom brzog DC punjenja velike struje stvaraju značajnu toplotu koja se mora brzo odvesti, inače će sistem prigušiti snagu punjenja da bi zaštitio ćelije. Tokom dinamične vožnje, ponovljena snažna ubrzanja i regenerativno kočenje zagrevaju bateriju, a upravo efikasno hlađenje omogućava automobilu da pruža dosledne performanse krug za krugom, umesto da slabi kako se baterija greje. Hladan start donosi suprotan problem, jer baterija mora da se zagreje pre nego što može da isporuči punu snagu ili primi brzo punjenje.

Dobro termičko upravljanje jedan je od glavnih razloga što savremene baterije propadaju tako sporo. Time što ćelije drži dalje od visokih temperatura koje izazivaju nepovratan gubitak kapaciteta i dalje od hladnoće koja podstiče štetno taloženje litijuma tokom punjenja, sistem čuva upotrebljivi kapacitet tokom mnogo godina i desetina hiljada ciklusa punjenja. Rana električna vozila sa grubim ili nepostojećim hlađenjem često su pokazivala primetno brže propadanje od današnjih tečno hlađenih baterija.

Termičko upravljanje je osnova za nekoliko povezanih funkcija i pojmova. Ono je tehnologija koja stoji iza predkondicioniranja baterije, što je u suštini termičko upravljanje namerno primenjeno pre punjenja. Radi u sprezi sa toplotnom pumpom vozila, deli hardver sa klimatizacijom kabine i ključno je za to kako visokonaponska baterija tokom svog veka bezbedno održava i brzo punjenje i visoke performanse.