Znaczenie akumulatorów jako głównego źródła zasilania pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii jest oczywiste. W praktyce, podczas użytkowania pojazdów, akumulator będzie narażony na złożone i zróżnicowane warunki pracy. Aby zwiększyć zasięg, pojazdy muszą umieścić jak najwięcej ogniw w określonej przestrzeni, dlatego przestrzeń na akumulator w pojeździe jest bardzo ograniczona. Akumulatory generują dużą ilość ciepła podczas jazdy i kumulują się z czasem w stosunkowo małych przestrzeniach. Gęste ułożenie ogniw wewnątrz akumulatora utrudnia również odprowadzanie ciepła w jego środkowej części, pogłębiając tym samym nierównomierność temperatur między ogniwami. W rezultacie zmniejsza to wydajność ładowania i rozładowywania akumulatora oraz wpływa na jego moc; w skrajnych przypadkach może to również prowadzić do niekontrolowanego wzrostu temperatury, co wpływa na bezpieczeństwo i żywotność systemu.
Temperatura akumulatorów ma znaczący wpływ na ich wydajność, żywotność i bezpieczeństwo. W niskich temperaturach akumulatory litowo-jonowe mogą wykazywać wzrost rezystancji wewnętrznej i spadek pojemności. W skrajnych przypadkach może to doprowadzić do zamarznięcia elektrolitu i uniemożliwienia rozładowania akumulatora. Niska temperatura znacząco wpływa na wydajność systemu akumulatorowego, co skutkuje spadkiem mocy wyjściowej i skróceniem zasięgu pojazdów elektrycznych. Podczas ładowania pojazdów elektrycznych w niskich temperaturach, system BMS zazwyczaj podgrzewa akumulator do odpowiedniej temperatury przed ładowaniem. Nieprawidłowe postępowanie może spowodować natychmiastowe przeładowanie, skutkujące zwarciami wewnętrznymi, co z kolei może prowadzić do dymu, pożaru, a nawet eksplozji. Kwestie bezpieczeństwa związane z ładowaniem akumulatorów pojazdów elektrycznych w niskich temperaturach znacznie ograniczyły promocję pojazdów elektrycznych w zimnych regionach.
Zarządzanie temperaturą akumulatorajest jedną z ważnych funkcji w systemie BMS, głównie w celu zapewnienia, że akumulator może zawsze pracować w odpowiednim zakresie temperatur, utrzymując w ten sposób optymalny stan roboczy akumulatora.zarządzanie temperaturą bateriiObejmuje głównie funkcje takie jak chłodzenie, grzanie i równoważenie temperatury. Funkcje chłodzenia i grzania są dostosowywane głównie do potencjalnego wpływu temperatury otoczenia na akumulator. Równoważenie temperatury służy do zmniejszenia różnicy temperatur wewnątrz akumulatora i zapobiegania szybkiemu rozładowaniu spowodowanemu przegrzaniem określonej części akumulatora.
Ogólnie rzecz biorąc, tryby chłodzenia akumulatorów elektrycznych dzielą się na trzy główne kategorie: chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i chłodzenie bezpośrednie. Tryb chłodzenia powietrzem wykorzystuje naturalny wiatr lub powietrze chłodzące z kabiny pasażerskiej, które przepływa przez powierzchnię akumulatora w celu wymiany ciepła i chłodzenia. Chłodzenie cieczą zazwyczaj wykorzystuje niezależne przewody chłodzące do ogrzewania lub chłodzenia akumulatorów elektrycznych. Obecnie ta metoda jest powszechnie stosowana w chłodnictwie, na przykład w samochodach Tesla i Volt. System chłodzenia bezpośredniego eliminuje przewody chłodzące akumulatora elektrycznego i bezpośrednio wykorzystuje czynnik chłodniczy do jego chłodzenia.
1. Układ chłodzenia powietrzem:
Wczesne akumulatory mocy, ze względu na małą pojemność i gęstość energii, były często chłodzone powietrzem. Chłodzenie powietrzem dzieli się na dwie kategorie: naturalne chłodzenie powietrzem oraz wymuszone chłodzenie powietrzem (za pomocą wentylatorów), które wykorzystuje naturalne powietrze lub zimne powietrze z kabiny do chłodzenia akumulatora.
Typowymi przedstawicielami układów chłodzonych powietrzem są Nissan Leaf, Kia Soul EV itp. Obecnie akumulatory 48 V pojazdów mikrohybrydowych 48 V są zazwyczaj umieszczone w kabinie pasażerskiej i chłodzone powietrzem. Schemat ścieżki chłodzenia powietrzem pewnego akumulatora pokazano na rysunku 2. Struktura układu chłodzonego powietrzem jest stosunkowo prosta, technologia jest stosunkowo dojrzała, a koszt jest stosunkowo niski. Jednak ze względu na ograniczone ciepło odprowadzane przez powietrze, jego wydajność wymiany ciepła jest niska, a jednorodność temperatury wewnętrznej akumulatora jest słaba, co utrudnia osiągnięcie precyzyjnej kontroli temperatury akumulatora. Dlatego układy chłodzone powietrzem są zazwyczaj odpowiednie w sytuacjach, gdy zasięg pojazdu jest krótki i pojazd ma niewielką masę.
2. Układ chłodzenia cieczą
Tryb chłodzenia cieczą odnosi się do akumulatora wykorzystującego ciecz chłodzącą do wymiany ciepła, a jego schemat przedstawiono na rysunku 3. Czynnik chłodzący dzieli się na dwa rodzaje: bezpośredni kontakt z ogniwami akumulatora (olej silikonowy, olej rycynowy itp.) oraz kontakt z ogniwami akumulatora poprzez kanały wodne (woda i glikol etylenowy itp.). Obecnie powszechnie stosuje się roztwory mieszane wody i glikolu etylenowego. Systemy chłodzenia cieczą zazwyczaj zawierają agregat chłodniczy połączony z cyklem chłodzenia, który odbiera ciepło z akumulatora za pośrednictwem czynnika chłodniczego. Jego głównymi elementami są sprężarka, agregat chłodniczy ipompa wodnaSprężarka, jako źródło zasilania układu chłodniczego, określa wydajność wymiany ciepła całego systemu. Agregat chłodniczy odgrywa rolę w wymianie czynnika chłodniczego i chłodziwa, a wielkość wymiany ciepła bezpośrednio determinuje temperaturę chłodziwa. Pompa wodna określa natężenie przepływu chłodziwa w rurociągu, a im większe natężenie przepływu, tym lepsza wydajność wymiany ciepła i odwrotnie.
3. Układ chłodzenia bezpośredniego:
Układ chłodzenia bezpośredniego wykorzystuje czynnik chłodniczy układu klimatyzacji do bezpośredniego chłodzenia akumulatora, jak pokazano na rysunku 11. Parownik układu klimatyzacji jest bezpośrednio zainstalowany w układzie akumulatora, a czynnik chłodniczy odparowuje w parowniku, aby bezpośrednio usunąć ciepło generowane przez układ akumulatora, zapewniając w ten sposób szybszy i bardziej efektywny proces chłodzenia. Obecnie stosunkowo niewiele modeli wykorzystuje chłodzenie bezpośrednie, a najbardziej typowym jest BMW i3. Ze względu na brak pośredniej wymiany ciepła między cieczami układ chłodzenia charakteryzuje się zwartą konstrukcją, wyższą wydajnością chłodzenia (3-4 razy wyższą niż chłodzenie cieczą) i stosunkowo niższym kosztem. Problem polega jednak na tym, że ze względu na konwersję czynnika chłodniczego z gazu w ciecz w rurociągu, sterowanie całym układem jest stosunkowo skomplikowane, a równomierność temperatury jest słaba. Ponadto, układ ten ma wysokie wymagania dotyczące odporności na wysokie ciśnienie i szczelności, co stanowi znaczne ryzyko dla jego zastosowania w całym pojeździe.
Czas publikacji: 27 marca 2026 r.
