Zarządzanie temperaturą systemu akumulatorowego
Zarządzanie temperaturą akumulatoraobejmuje głównie chłodzenie, ogrzewanie i wyrównywanie temperatury. Funkcje chłodzenia i ogrzewania dostosowują się przede wszystkim do potencjalnego wpływu zewnętrznej temperatury otoczenia na akumulator. Wyrównanie temperatury zmniejsza różnice temperatur w akumulatorze, zapobiegając szybkiej degradacji akumulatora spowodowanej przegrzaniem w niektórych obszarach.
Ogólnie metody chłodzenia akumulatorów dzieli się głównie na trzy kategorie: chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i chłodzenie bezpośrednie. Chłodzenie powietrzem wykorzystuje powietrze naturalne lub powietrze chłodzące z kabiny pasażerskiej w celu zapewnienia wymiany ciepła i chłodzenia na powierzchni akumulatora. Chłodzenie cieczą zazwyczaj wykorzystuje niezależne przewody chłodziwa do podgrzewania lub chłodzenia akumulatora zasilającego; jest to obecnie najpopularniejsza metoda chłodzenia stosowana w akumulatorach Tesla i Volt. Systemy chłodzenia bezpośredniego eliminują potrzebę stosowania oddzielnych przewodów chłodzących akumulator, wykorzystując do jego chłodzenia bezpośrednio czynnik chłodniczy.
1. Układ chłodzenia powietrzem
Wczesne akumulatory mocy, ze względu na mniejszą pojemność i gęstość energii, często stosowały chłodzenie powietrzem. Chłodzenie powietrzem dzieli się na dwie główne kategorie: chłodzenie powietrzem naturalnym i chłodzenie powietrzem wymuszonym (za pomocą wentylatora), w którym do chłodzenia akumulatora wykorzystuje się powietrze naturalne lub chłodne powietrze z kabiny pasażerskiej.
Obecnie akumulatory 48 V w pojazdach typu „miękkiej hybrydy” 48 V są zazwyczaj umieszczane w kabinie pasażerskiej i chłodzone powietrzem. Systemy-chłodzenia powietrzem mają stosunkowo prostą konstrukcję, są zaawansowane technologicznie i tanie. Jednak ze względu na ograniczoną zdolność odprowadzania ciepła przez powietrze, ich skuteczność wymiany ciepła jest niska, co skutkuje słabą równomiernością temperatury wewnętrznej i trudnościami w precyzyjnym kontrolowaniu temperatury akumulatora. Dlatego systemy chłodzenia powietrzem-na ogół nadają się do zastosowań z krótkimi zasięgami i lekkimi pojazdami.
2. Systemy chłodzenia cieczą
Chłodzenie cieczą polega na wykorzystaniu chłodziwa do wymiany ciepła z akumulatorem. Czynniki chłodzące dzielą się na dwa rodzaje: te, które mogą mieć bezpośredni kontakt z ogniwami akumulatora (olej silikonowy, olej rycynowy itp.) oraz te, które mają kontakt z ogniwami poprzez kanały wodne (woda i glikol etylenowy itp.); obecnie częściej stosuje się mieszaninę wody i glikolu etylenowego. Systemy chłodzenia cieczą zazwyczaj obejmują agregat chłodniczy połączony z obiegiem chłodniczym, wykorzystujący czynnik chłodniczy do usuwania ciepła z akumulatora. Podstawowymi elementami są sprężarka, agregat chłodniczy i pompa wodna. Sprężarka, jako źródło zasilania układu chłodniczego, decyduje o wydajności wymiany ciepła całego układu. Agregat chłodniczy ułatwia wymianę ciepła pomiędzy czynnikiem chłodniczym a chłodziwem, a wielkość wymiany ciepła bezpośrednio determinuje temperaturę chłodziwa. Pompa wodna określa natężenie przepływu chłodziwa w rurach; większe natężenie przepływu skutkuje lepszą wydajnością wymiany ciepła i odwrotnie.
Systemy chłodzenia cieczą zapewniają większą elastyczność. Pomiędzy modułami akumulatorów można zainstalować kanały chłodzące (obecnie jest to podejście głównego nurtu), można zastosować płyty chłodzące na spodzie akumulatora lub ogniwa lub moduły można zanurzyć w płynie chłodzącym. Zaletami systemów chłodzenia cieczą są wysokie współczynniki przenikania ciepła, duże prędkości przepływu, dobra równomierność temperatury i precyzyjna kontrola temperatury. Wady obejmują złożoność systemu, wysokie wymagania dotyczące uszczelnienia, układ chłodzenia stanowiący znaczną część masy zestawu akumulatorów oraz stosunkowo wysoki koszt.
