Важливість акумуляторних батарей як основного джерела живлення для транспортних засобів на нових джерелах енергії є очевидною. У процесі фактичного використання транспортних засобів акумуляторні батареї стикаються зі складними та різноманітними умовами експлуатації. Щоб збільшити запас ходу, транспортним засобам необхідно розташовувати якомога більше акумуляторних елементів у певному просторі, тому простір для акумуляторного блоку в транспортному засобі дуже обмежений. Акумулятори генерують велику кількість тепла під час роботи транспортного засобу та накопичуються з часом у відносно невеликих просторах. Через щільне розміщення акумуляторних елементів всередині акумуляторного блоку також відносно важко розсіювати тепло в середній області, що посилює температурну нерівномірність між елементами. Як наслідок, це знижує ефективність заряджання та розряджання акумулятора та впливає на його потужність; у важких випадках це також може призвести до теплового виходу, що впливає на безпеку та термін служби системи.
Температура акумуляторних батарей суттєво впливає на їхню продуктивність, термін служби та безпеку. За низьких температур внутрішній опір літій-іонних акумуляторів може зростати, а ємність зменшуватися. У крайніх випадках це може призвести до замерзання електроліту та неможливості розрядки акумулятора. Низькотемпературна продуктивність акумуляторної системи значно погіршується, що призводить до зниження вихідної потужності та зменшення запасу ходу електромобілів. Під час заряджання автомобілів на нових джерелах енергії в умовах низьких температур система BMS зазвичай нагріває акумулятор до відповідної температури перед зарядкою. Неправильне поводження може спричинити миттєве перезаряджання напругою, що призводить до внутрішніх коротких замикань, а також до димлення, пожежі та навіть вибухів. Проблеми безпеки низькотемпературної зарядки акумуляторних систем електромобілів значно обмежують просування електромобілів у холодних регіонах.
Управління температурою акумуляторає однією з важливих функцій BMS, головним чином для забезпечення постійної роботи акумуляторної батареї в межах відповідного температурного діапазону, тим самим підтримуючи оптимальний робочий стан акумуляторної батареї.терморегуляція акумуляторівВ основному включає такі функції, як охолодження, нагрівання та балансування температури. Функції охолодження та нагрівання в основному налаштовуються відповідно до можливого впливу температури зовнішнього середовища на акумулятор. Балансування температури використовується для зменшення різниці температур всередині акумуляторного блоку та запобігання швидкому розряду, спричиненому перегрівом певної частини акумулятора.
Загалом, режими охолодження акумуляторних батарей поділяються на три категорії: повітряне охолодження, рідинне охолодження та пряме охолодження. Режим повітряного охолодження використовує природний вітер або охолоджувальне повітря з салону для проходження через поверхню акумулятора для теплообміну та охолодження. Рідинне охолодження зазвичай використовує незалежні трубопроводи охолоджувальної рідини для нагрівання або охолодження акумуляторних батарей. Наразі цей метод є основним для охолодження, який використовується Tesla та Volt. Система прямого охолодження усуває трубопровід охолодження акумуляторної батареї та безпосередньо використовує холодоагент для охолодження акумуляторної батареї.
1. Система повітряного охолодження:
Ранні акумуляторні батареї, через їхню малу ємність та щільність енергії, часто охолоджувалися повітряним охолодженням. Повітряне охолодження поділяється на дві категорії: природне повітряне охолодження та примусове повітряне охолодження (за допомогою вентиляторів), яке використовує природне повітря або холодне повітря з кабіни для охолодження акумулятора.
Типовими представниками систем повітряного охолодження є Nissan Leaf, Kia Soul EV тощо. Наразі 48-вольтові акумулятори мікрогібридних автомобілів 48 В зазвичай розміщуються в салоні автомобіля та охолоджуються повітряним охолодженням. Схема шляху повітряного охолодження певного акумулятора показана на рисунку 2. Структура системи повітряного охолодження відносно проста, технологія відносно зріла, а вартість відносно низька. Однак через обмежене тепло, що переноситься повітрям, ефективність теплопередачі низька, а рівномірність внутрішньої температури акумулятора погана, що ускладнює точне керування температурою акумулятора. Тому системи повітряного охолодження зазвичай підходять для ситуацій з коротким запасом ходу та малою вагою автомобіля.
2. Система рідинного охолодження
Режим рідинного охолодження стосується використання в акумуляторі охолоджувальної рідини для теплообміну, а його схематична діаграма показана на рисунку 3. Охолоджувальна рідина поділяється на два типи: безпосередній контакт з елементами акумулятора (силіконова олія, касторова олія тощо) та контакт з елементами акумулятора через водяні канали (вода та етиленгліколь тощо). Наразі зазвичай використовуються змішані розчини води та етиленгліколю. Системи рідинного охолодження зазвичай додають чилер, пов'язаний з холодильним циклом, який відводить тепло від акумулятора через холодоагент; його основними компонентами є компресор, чилер та...водяний насосКомпресор, як джерело живлення для охолодження, визначає теплопродуктивність усієї системи. Чилер відіграє певну роль в обміні холодоагенту та охолоджувальної рідини, а кількість теплообміну безпосередньо визначає температуру охолоджувальної рідини. Водяний насос визначає швидкість потоку охолоджувальної рідини в трубопроводі, і чим швидша швидкість потоку, тим краща продуктивність теплопередачі, і навпаки.
3. Система прямого охолодження:
Система прямого охолодження використовує холодоагент системи кондиціонування повітря для безпосереднього охолодження акумуляторної батареї, як показано на рисунку 11. Випарник системи кондиціонування повітря встановлений безпосередньо в акумуляторній системі, і холодоагент випаровується у випарнику, щоб безпосередньо відводити тепло, що генерується акумуляторною системою, тим самим досягаючи швидшого та ефективнішого процесу охолодження. Наразі існує відносно мало моделей, які використовують пряме охолодження, найпоширенішою з яких є BMW i3. Через відсутність проміжного теплообміну між рідинами, система охолодження має компактну структуру, вищу ефективність охолодження (у 3-4 рази вищу, ніж рідинне охолодження) та відносно нижчу вартість. Але проблема полягає в тому, що через газо-рідинну конверсію холодоагенту в трубопроводі керування всією системою є відносно складним, а рівномірність температури погана. Крім того, вона має високі вимоги до високого тиску та герметичності системи, що створює значний ризик для її застосування у всьому транспортному засобі.
Час публікації: 27 березня 2026 р.
