Važnost baterija kao glavnog izvora energije za vozila s novim izvorima energije je očita. U stvarnoj upotrebi vozila, baterija će se suočiti sa složenim i raznolikim radnim uvjetima. Kako bi se poboljšao domet vožnje, vozila moraju rasporediti što više baterijskih ćelija u određenom prostoru, tako da je prostor za baterijski paket na vozilu vrlo ograničen. Baterije stvaraju veliku količinu topline tijekom rada vozila i s vremenom se akumuliraju u relativno malim prostorima. Zbog gustog slaganja baterijskih ćelija unutar baterijskog paketa, također je relativno teško raspršiti toplinu u srednjem području, što pogoršava temperaturnu neusklađenost između ćelija. Kao rezultat toga, smanjit će se učinkovitost punjenja i pražnjenja baterije i utjecati na njezinu snagu; U težim slučajevima može dovesti i do toplinskog bijega, što utječe na sigurnost i vijek trajanja sustava.
Temperatura baterija ima značajan utjecaj na njihove performanse, vijek trajanja i sigurnost. Na niskim temperaturama, litij-ionske baterije mogu doživjeti povećanje unutarnjeg otpora i smanjenje kapaciteta. U ekstremnim slučajevima to može dovesti do smrzavanja elektrolita i nemogućnosti pražnjenja baterije. Performanse baterijskog sustava na niskim temperaturama su uvelike pogođene, što rezultira smanjenjem izlazne snage i smanjenim dosegom vožnje električnih vozila. Prilikom punjenja vozila s novim izvorima energije na niskim temperaturama, BMS (sustav za upravljanje baterijama) obično zagrijava bateriju na odgovarajuću temperaturu prije punjenja. Ako se ne rukuje pravilno, može uzrokovati trenutno prekomjerno punjenje naponom, što rezultira unutarnjim kratkim spojevima, što može dodatno dovesti do dimljenja, požara, pa čak i eksplozija. Sigurnosni problemi punjenja na niskim temperaturama u baterijskim sustavima električnih vozila uvelike su ograničili promociju električnih vozila u hladnim regijama.
Upravljanje toplinom baterijeje jedna od važnih funkcija u BMS-u, uglavnom kako bi se osiguralo da baterijski sklop uvijek može raditi unutar prikladnog temperaturnog raspona, čime se održava optimalno radno stanje baterijskog sklopa.termalno upravljanje baterijamauglavnom uključuje funkcije poput hlađenja, grijanja i uravnoteženja temperature. Funkcije hlađenja i grijanja uglavnom se prilagođavaju prema mogućem utjecaju vanjske temperature okoline na bateriju. Ravnoteža temperature koristi se za smanjenje temperaturne razlike unutar baterije i sprječavanje brzog propadanja uzrokovanog pregrijavanjem određenog dijela baterije.
Općenito govoreći, načini hlađenja baterija uglavnom se dijele u tri kategorije: hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom i izravno hlađenje. Način hlađenja zrakom koristi prirodni vjetar ili rashladni zrak iz putničkog prostora za prolazak kroz površinu baterije radi izmjene topline i hlađenja. Hlađenje tekućinom općenito koristi neovisne cjevovode rashladne tekućine za grijanje ili hlađenje baterija. Trenutno je ova metoda glavna za hlađenje, kakvu koriste Tesla i Volt. Izravni sustav hlađenja eliminira cjevovod rashladne tekućine baterije i izravno koristi rashladno sredstvo za hlađenje baterije.
1. Sustav zračnog hlađenja:
Rane baterije, zbog svog malog kapaciteta i gustoće energije, često su se hladile zrakom. Hlađenje zrakom dijeli se u dvije kategorije: prirodno hlađenje zrakom i prisilno hlađenje zrakom (pomoću ventilatora), koje koristi prirodni zrak ili hladni zrak iz kabine za hlađenje baterije.
Tipični predstavnici sustava hlađenja zrakom uključuju Nissan Leaf, Kia Soul EV itd. Trenutno su 48V baterije mikrohibridnih vozila od 48V općenito raspoređene u putničkom prostoru i hlađene zrakom. Dijagram puta hlađenja zrakom određene baterije prikazan je na slici 2. Struktura sustava hlađenja zrakom je relativno jednostavna, tehnologija je relativno zrela, a cijena relativno niska. Međutim, zbog ograničene topline koju prenosi zrak, učinkovitost prijenosa topline je niska, a ujednačenost unutarnje temperature baterije je loša, što otežava postizanje precizne kontrole temperature baterije. Stoga su sustavi hlađeni zrakom općenito prikladni za situacije s kratkim dosegom vožnje i malom težinom vozila.
2. Sustav tekućeg hlađenja
Način tekućeg hlađenja odnosi se na korištenje rashladne tekućine u bateriji za izmjenu topline, a njegov shematski dijagram prikazan je na slici 3. Rashladno sredstvo dijeli se na dvije vrste: izravni kontakt s baterijskim ćelijama (silikonsko ulje, ricinusovo ulje itd.) i kontakt s baterijskim ćelijama kroz vodene kanale (voda i etilen glikol itd.); Trenutno se obično koriste mješovite otopine vode i etilen glikola. Sustavi tekućeg hlađenja općenito dodaju hladnjak povezan s rashladnim ciklusom, koji odvodi toplinu iz baterije putem rashladnog sredstva; Njegove glavne komponente su kompresor, hladnjak ivodena pumpaKompresor, kao izvor energije za hlađenje, određuje kapacitet prijenosa topline cijelog sustava. Rashladni uređaj igra ulogu u izmjeni rashladnog sredstva i rashladne tekućine, a količina izmjene topline izravno određuje temperaturu rashladne tekućine. Vodena pumpa određuje brzinu protoka rashladne tekućine u cjevovodu, a što je veća brzina protoka, to su bolje performanse prijenosa topline i obrnuto.
3. Izravni sustav hlađenja:
Izravni sustav hlađenja koristi rashladno sredstvo klima uređaja za izravno hlađenje baterije, kao što je prikazano na slici 11. Isparivač klima uređaja izravno je ugrađen u sustav baterije, a rashladno sredstvo isparava u isparivaču kako bi se izravno uklonila toplina koju stvara sustav baterije, čime se postiže brži i učinkovitiji proces hlađenja. Trenutno postoji relativno malo modela koji koriste izravno hlađenje, a najčešći je BMW i3. Zbog nedostatka međuizmjene topline između tekućina, rashladni sustav ima kompaktnu strukturu, veću učinkovitost hlađenja (3-4 puta veću od tekućinskog hlađenja) i relativno nižu cijenu. No, problem leži u činjenici da je zbog pretvorbe rashladnog sredstva u plin i tekućinu u cjevovodu, upravljanje cijelim sustavom relativno složeno, a ujednačenost temperature loša. Također ima visoke zahtjeve za otpornost na visoki tlak i brtvljenje sustava, što predstavlja značajan rizik za njegovu primjenu u cijelom vozilu.
Vrijeme objave: 27. ožujka 2026.
