În ultimul timp apar cât mai multe întrebări în legătură cu tehnologiile folosite pentru mașinile electrice. O astfel de întrebare vine de la clienți, de exemplu, gradul de degradare a bateriei, gestionarea bateriei și opțiunile prin care putem să atenuăm acest lucru. În articolul nostru, examinăm soluțiile de răcire folosite astăzi pentru bateriile vehiculelor BEV, deoarece una dintre cele mai mari provocări rămâne proiectarea unui sistem de răcire eficient în vehicule.

În majoritatea cazurilor, bateriile litiu-ion sunt instalate în mașinile electrice care pot fi achiziționatedin showroom-uri. Bateria funcționează pe principiul diferenței de tensiune dintre cele două părți - dacă există o diferență mare de temperatură internă, se deteriorează performanța, deoarece electronii din ea sunt utilizați la temperaturi ridicate.
Bateriile vehiculelor BEV pot fi răcite în două moduri: prin răcire cu aer sau cu lichid. În articolul nostru, examinăm aceste două tipuri de metode de răcire și la final tragem o concluzie din ceea ce am învățat: care metodă de răcire reprezintă că este o soluția mai bună.

Răcire cu aer

În timpul răcirii cu aer, vehiculul BEV (Battery Electric Vehicle, adică complet electric) folosește aerul de intrare pentru a reduce temperatura bateriei. Răcirea cu aer este o metodă mai veche, mai rudimentară, care există în 2 forme, active și pasive. În timpul răcirii active a aerului, în mașină este instalat un aparat de aer condiționat, care conține un încălzitor și un evaporator. În timpul răcirii pasive, cantitatea de disipare a căldurii este minimă, doar câteva sute de watts. Mașina folosește aer ambiental pentru răcire. Acesta este cel mai simplu și mai ieftin mod de răcire, este folosit în principal în mașinile electrice mici și ieftine, precum Volkswagen E-up. Ca urmare a răspândirii încărcării rapide, răcirea pasivă cu aer este utilizată mai puțin de producători, deoarece în timpul încărcării rapide, cererea de răcire a bateriei este mai mare, iar răcirea pasivă cu aer ar duce la o degradare mai mare.

Sursă: www.volkswagen.hu

Răcirea cu lichid este o soluție mai sofisticată decât răcirea cu aer, care va fi descrisă mai jos.

Răcire cu lichid

Răcirea cu lichid este cea mai comună soluție printre vehiculele electrice de pe piață în acest moment. În acest caz, se folosește un fel de agent frigorific, lichid de răcire, cum ar fi apa sau etilenglicol, iar acest material circulă în jurul celulelor.
Aici se pot distinge și sistemele active și pasive. Caracteristica sistemelor active este că au performanțe mai bune, dar sunt mai scumpe și mai complicate, în schimb asigură un control mai bun și mai ușor al temperaturii. Acestea conțin mai multe componente, cum ar fi o pompă de căldură, schimbător de căldură, pompă de circulație, supape și senzori de temperatură. Ca urmare, în cazul unei defecțiuni a sistemului, putem calcula care sunt costurile de reparație mai mari. În cazul sistemelor pasive, aerul ambiental răcește lichidul.

Dezavantajele răcirii cu lichid includ apariția unei scurgeri la conducte - aceasta apare de obicei când bateria îmbătrânește. Dacă umezeala pătrunde în izolație, sistemul se poate opri. Din acest motiv, integritatea modulelor bateriei, conexiunilor, pompelor și supapelor este crucială. Coroziunea sistemelor de răcire poate fi prevenită prin înlocuirea lichidului de răcire cu o frecvență adecvată.

În afară de sistemele pasive și active, sunt dezvoltate în prezent și testate și alte soluții: răcirea directă și indirectă cu lichid.

În cazul răcirii directe cu lichid, bateria este în contact direct cu lichidul de răcire. Sistemul este în prezent în curs de dezvoltare, nicio mașină nu îl are încă pe șosea. Implementarea este mai dificilă în acest caz deoarece lichidul este în contact direct cu bateria, iar lichidul de răcire trebuie să aibă conductivitate scăzută. Aceasta este complet diferită de lichidele de răcire obișnuite utilizate în ICE (Internal Combustion Engines), care au o conductivitate ridicată.

În cazul sistemelor indirecte, lichidul circulă prin țevi metalice pentru a elimina căldura mare din acumulator. În ceea ce privește materialul de răcire, acesta este glicol sau poliglicol. Coroziunea poate apărea la țevile metalice, deoarece impuritățile din lichidul de răcire capătă o sarcină pozitivă și pot interacționa cu metalul. Sunt utilizați diverși aditivi pentru a preveni coroziunea.

De ce este importantă răcirea?

Durata de viață a bateriei depinde în mare măsură de condițiile de temperatură - o viață mai lungă poate fi obținută prin controlul temperaturii în timpul funcționării. Se simt „bine” între 20-25 ° C. În timpul funcționării, intervalul între -30 ° C și 50 ° C este tipic, între 70 ° C și 100 ° C poate apărea un fenomen de explozie termică, ceea ce înseamnă o reacție în lanț atunci când defectarea celulei unice a bateriei aprinde celulele din jurul acesteia.În timpul încărcării rapide, răcirea este cu siguranță necesară, deoarece în baterie intră curent mare și generează căldură suplimentară, deci răcirea este necesară pentru a menține viteza de încărcare mai mare.

Alte probleme comune - îmbătrânirea și provocările climatice

Pe măsură ce unitățile de stocare a energiei îmbătrânesc, din ce în ce mai multă energie se „pierde” din cauza pierderilor de căldură. Din acest motiv, este indicat să proiectați sistemul de control termic nu pentru primii ani ai bateriei, ci pentru perioadele ulterioare care sunt mai solicitante.

Este o mare provocare pentru producătorii de automobile să-și producă vehiculele în conformitate cu provocările climatului tipic al diferitelor continente - această provocare este tipică mai ales în cazul vehiculelor electrice. Temperaturile extrem de scăzute sau căldura mare din timpul verii uzează bateriile - sistemul de răcire activ este soluția optimă pentru aceasta, chiar și atunci când vehiculul nu este în uz.