Význam baterií jako hlavního zdroje energie pro vozidla s novými zdroji energie je samozřejmý. Při skutečném používání vozidel budou baterie čelit složitým a rozmanitým provozním podmínkám. Aby se zlepšil dojezd, musí vozidla uspořádat co nejvíce bateriových článků v určitém prostoru, takže prostor pro bateriový blok ve vozidle je velmi omezený. Baterie během provozu vozidla generují velké množství tepla a časem se hromadí v relativně malých prostorech. Vzhledem k hustému uspořádání bateriových článků uvnitř bateriového bloku je také relativně obtížné odvádět teplo ve střední oblasti, což zhoršuje teplotní nerovnoměrnost mezi články. V důsledku toho se sníží účinnost nabíjení a vybíjení baterie a ovlivní se její výkon; v závažných případech to může vést i k tepelnému úniku, což ovlivňuje bezpečnost a životnost systému.
Teplota baterií má významný vliv na jejich výkon, životnost a bezpečnost. Při nízkých teplotách může u lithium-iontových baterií docházet ke zvýšení vnitřního odporu a snížení kapacity. V extrémních případech to může vést k zamrznutí elektrolytu a nemožnosti vybití baterie. Výkon bateriového systému při nízkých teplotách je výrazně ovlivněn, což má za následek pokles výkonu a snížený dojezd elektromobilů. Při nabíjení vozidel s novými energetickými zdroji za nízkých teplot systém BMS obvykle baterii před nabíjením zahřeje na vhodnou teplotu. Pokud se s ním nezachází správně, může dojít k okamžitému přepětí, což má za následek vnitřní zkraty, které mohou dále vést ke kouření, požáru a dokonce i výbuchům. Bezpečnostní problémy s nabíjením při nízkých teplotách v bateriových systémech elektromobilů výrazně omezily propagaci elektromobilů v chladných oblastech.
Tepelná správa baterieje jednou z důležitých funkcí systému BMS, zejména proto, aby se zajistilo, že bateriový zdroj může vždy fungovat ve vhodném teplotním rozsahu, a tím se udržuje jeho optimální provozní stav.tepelné řízení bateriíZahrnuje hlavně funkce jako chlazení, ohřev a vyrovnávání teploty. Funkce chlazení a ohřevu se upravují hlavně podle možného vlivu vnější teploty prostředí na baterii. Vyrovnávání teploty se používá ke snížení teplotního rozdílu uvnitř baterie a k zabránění rychlému vybití způsobenému přehřátím určité části baterie.
Obecně řečeno, režimy chlazení baterií se dělí hlavně do tří kategorií: chlazení vzduchem, chlazení kapalinou a přímé chlazení. Režim chlazení vzduchem využívá přirozený vítr nebo chladicí vzduch z prostoru pro cestující, který prochází povrchem baterie pro výměnu tepla a chlazení. Chlazení kapalinou obecně používá nezávislé chladicí potrubí k ohřevu nebo chlazení baterií. V současné době je tato metoda běžným chlazením, jak ji používají společnosti Tesla a Volt. Systém přímého chlazení eliminuje chladicí potrubí baterie a přímo používá chladivo k chlazení baterie.
1. Systém chlazení vzduchem:
Rané akumulátory byly kvůli své malé kapacitě a hustotě energie často chlazeny vzduchem. Chlazení vzduchem se dělí do dvou kategorií: přirozené chlazení vzduchem a nucené chlazení vzduchem (pomocí ventilátorů), které k chlazení akumulátoru využívá přirozený vzduch nebo studený vzduch z kabiny.
Mezi typické představitele vzduchem chlazených systémů patří Nissan Leaf, Kia Soul EV atd. V současné době jsou 48V baterie 48V mikrohybridních vozidel obvykle uspořádány v prostoru pro cestující a chlazeny vzduchem. Schéma cesty chlazení vzduchem určité baterie je znázorněno na obrázku 2. Struktura vzduchem chlazeného systému je relativně jednoduchá, technologie je relativně vyspělá a náklady jsou relativně nízké. Vzhledem k omezenému teplu odváděnému vzduchem je však jeho účinnost přenosu tepla nízká a rovnoměrnost vnitřní teploty baterie je špatná, což ztěžuje dosažení přesné regulace teploty baterie. Vzduchem chlazené systémy jsou proto obecně vhodné pro situace s krátkým dojezdem a nízkou hmotností vozidla.
2. Systém chlazení kapalinou
Režim kapalného chlazení označuje baterii využívající chladicí kapalinu k výměně tepla a jeho schematický diagram je znázorněn na obrázku 3. Chladivo se dělí na dva typy: přímý kontakt s bateriovými články (silikonový olej, ricinový olej atd.) a kontakt s bateriovými články prostřednictvím vodních kanálů (voda a ethylenglykol atd.). V současné době se běžně používají směsné roztoky vody a ethylenglykolu. Systémy kapalného chlazení obvykle přidávají chladič spojený s chladicím cyklem, který odvádí teplo z baterie prostřednictvím chladiva. Jeho základními komponenty jsou kompresor, chladič a...vodní čerpadloKompresor, jako zdroj energie pro chlazení, určuje kapacitu přenosu tepla celého systému. Chladič hraje roli ve výměně chladiva a chladiva a množství výměny tepla přímo určuje teplotu chladiva. Vodní čerpadlo určuje průtok chladiva v potrubí a čím rychlejší je průtok, tím lepší je výkon přenosu tepla a naopak.
3. Systém přímého chlazení:
Systém přímého chlazení využívá chladivo z klimatizace k přímému chlazení baterie, jak je znázorněno na obrázku 11. Výparník klimatizace je přímo instalován v bateriovém systému a chladivo se ve výparníku odpařuje, aby se přímo odvádělo teplo generované bateriovým systémem, čímž se dosahuje rychlejšího a efektivnějšího procesu chlazení. V současné době existuje relativně málo modelů, které používají přímé chlazení, přičemž nejtypičtějším je BMW i3. Vzhledem k absenci mezilehlé výměny tepla mezi kapalinami má chladicí systém kompaktní strukturu, vyšší chladicí účinnost (3–4krát vyšší než u kapalinového chlazení) a relativně nižší náklady. Problém však spočívá v tom, že v důsledku plyno-kapalinové přeměny chladiva v potrubí je řízení celého systému relativně složité a rovnoměrnost teploty je špatná. Navíc má vysoké požadavky na odolnost vůči vysokému tlaku a utěsnění systému, což představuje značné riziko pro jeho použití v celém vozidle.
Čas zveřejnění: 27. března 2026
