• Jak zadbać o akumulatory wysokiego napięcia? 
• Budowa baterii HV i wiążące się z nią ryzyko skoków temperatury.
• Uszkodzenia akumulatora trakcyjnego negatywnie działają na cały pojazd. 
• Rola olejów termoprzewodzących. 
• Chłodzenie aktywne i pasywne. 
• Bezpośrednie i pośrednie użycie płynów chłodzących. 
• TMS – System do zarządzania temperaturą pojazdu. 

Akumulatory wysokiego napięcia charakteryzują się wysoką wydajnością podczas ładowania, rzadko też ulegają samorozładowaniu. Ich minusy to: duży ciężar, mała ładowność, a także wysoka cena i niejasny status ekologiczny. Wciąż bowiem nie wiadomo, czy to dobrze, że sprzyjający ochronie środowiska naturalnego samochód elektryczny, ma wbudowany trudny w utylizacji, potężny akumulator.

Ale w związku z dynamicznym rozwojem technologii litowo-jonowej i coraz popularniejszym alternatywnym układem napędowym, warto wiedzieć jak zadbać o akumulatory wysokiego napięcia w pojazdach. I jak obniżyć ich wysoką temperaturę pracy.

Co jest zalewane?

Żeby móc schłodzić gorące serce samochodu elektrycznego, trzeba przeanalizować jego budowę. Bateria HV składa się z kilkuset pojedynczych ogniw o różnych kształtach i klasach wydajności. Połączone ze sobą ogniwa tworzą moduły, a te – cały akumulator. Różni producenci stosują różną konstrukcję ogniw, co przekłada się na odmienne rozpraszanie ciepła, inne właściwości techniczne czy też na niższą albo wyższą cenę produktu.

Do zasłonięcia systemów stosuje się zestawy ogniw, połączonych ze sobą elektrycznie i zamkniętych w odseparowanych celach wewnątrz skrzynki wykonanej z materiału kwasoodpornego (najczęściej polipropylenu lub ebonitu). Całą tę strukturę akumulatora chroni właśnie obudowa – jej zadaniem jest zabezpieczenie modułów przed kurzem, brudem, wilgocią oraz negatywnym wpływem skoków temperatury. 

Podczas normalnej pracy pojazdu elektrycznego zakres temperatur akumulatora wynosi od 20 do 40°C. Jeśli nastąpi spadek temperatury lub zakres zostanie przekroczony, może to destrukcyjnie działać na akumulator HV. Zmieni się bowiem jego pojemność oraz żywotność – wszystko to na niekorzyść użytkownika.

Więcej stopni Celsjusza oznacza szybsze zużywanie się materiałów zastosowanych w ogniwach. Akumulator trakcyjny w wyniku nadmiernego naprężenia się uszkadza, a wraz z nim cierpi cały pojazd. Dlatego tak ważny jest w samochodzie sprawny system zarządzania akumulatorem i temperaturą.

Podczas pracy urządzenia, akumulator jest chłodzony specjalnymi olejami termoprzewodzącymi. Chronią one akumulator nie tylko przed przegrzaniem, ale i przed wibracjami towarzyszącymi jego aktywności. Producenci podają, że dopuszczalny zakres temperatur aktywnego akumulatora to od -30°C do 50°C.

Jednak gdy temperatura gwałtownie rośnie, do 70°C, a nawet do 100°C, może dojść do eksplozji termicznej, czyli reakcji łańcuchowej, w której awaria jednego ogniwa przenosi się na ogniwa sąsiadujące. Zarazem tzw. opcja szybkiego ładowania wymaga chłodzenia, bo prąd, który wpływa do akumulatora, wytwarza dodatkowe ciepło i ładowanie nie jest efektywne. Chłodzenie olejem nie tylko gwarantuje szybsze naładowanie baterii, ale też w razie bardzo wysokich temperatur – ratuje cały system przed zniszczeniem.

Olej w roli pośrednika 

Pasty termiczne, które przewodzą ciepło, tworzą swoiste wypełnienie szczelinowe i są dozowane między modułami a obudową akumulatora. Tym samym wspierają chłodzenie za pomocą wody czy innego chłodziwa oraz pośredniczą w rozprowadzeniu ciepła poza obieg. Tak, by nie doszło do przegrzania wrażliwych elementów.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Ludzie i komentarze

Wywiad autoEXPERTa: Co gryzie warsztaty powypadkowe?

„Szybka naprawa, na kiepskich częściach, to słaba jakość usługi, popularyzowana przez towarzystwa ubezpieczeniowe.” – mówią osoby, które na codzień mają do czynienia z realizacją deklaracji złożonych w polisach ubezpieczeniowych.

 

 

Chłodzenie cieczą jest obecnie najczęściej spotykanym rozwiązaniem wśród dostępnych na rynku pojazdów elektrycznych. Wykorzystuje ono czynnik chłodzący, inaczej płyn chłodzący (np. glikol etylenowy), który krąży wokół ogniw. Tego rodzaju chłodzenie dzielimy na 2 rodzaje: aktywne i pasywne.

W układach aktywnych, gdy pojawią się uszkodzenia wynikające z problemów z regulacją temperatury, koszt naprawy będzie wysoki. Drogie są bowiem same części tworzące układ: pompa ciepła i obiegowa, zawory, czujniki temperatury, wymiennik ciepła. Wszystko to tworzy specjalistyczne połączenia.

Ochłodzenie składowych wymaga więcej pracy, niż w przypadku układów pasywnych. W tych drugich obniżamy temperaturę cieczy za pomocą powietrza z otoczenia. Obywa się więc wówczas bez skomplikowanych operacji.

Styk lub brak styku

Żeby temat chłodzenia uprościć, coraz częściej mówi się o bezpośrednim i pośrednim użyciu oleju w procesie. Gdy bezpośrednio chłodzimy cieczą, działamy nią wprost na akumulator (wciąż trwają prace nad doskonaleniem tej metody). Taka ciecz musi mieć niską temperaturę i specjalistyczny skład, skoro styka się bezpośrednio z akumulatorem. Na pewno łatwiej więc wdrożyć działania pośrednie.

W takim wypadku olej (glikol lub poliglikol) płynie metalowymi rurkami, odprowadzając tym samym ciepło z akumulatora. Jeśli w wyniku całej procedury rury korodują, skład cieczy zostaje lekko zmodyfikowany, by płyn nie szkodził metalowym elementom pojazdu. Czy takie rozwiązania mają minusy? W przypadku oleju płynącego rurami, gdyby doszło do rozszczelnienia któregoś z odcinków, zo staną zalane pobliskie systemy samochodowe.

Dlatego ważne jest regularne sprawdzanie modułów oraz częste wymienianie płynów chłodzących. Nad najsprawniejszym mechanizmem do zarządzania temperaturą baterii głowią się specjaliści. Sam system nazywany jest TMS (Thermal Management System – System Zarządzania Temperaturą Baterii) i tak samo jak chłodzenia akumulatora dotyczy również jego rozgrzewania. Przydaje się, gdy w zimniejszym sezonie nie chcemy dopuścić do nadmiernego wymrożenia ogniw, a tym samym do okresowego spadku ich pojemności.

Zarządzanie temperaturą i chłodzenie olejem jest trudniejsze, gdy mamy do czynienia ze starszym samochodem. Na dalszym etapie użytkowania pojazdu może się okazać, że bez bardzo dobrze zaprojektowanego systemu kontroli temperatury, dojdzie do dużych strat energii. A ładowanie baterii zostanie przerwane lub mocno spowolnione.

Już teraz warto więc zająć się tematem chłodzenia, zwłaszcza z uwzględnieniem strefy klimatycznej, w jakiej przebywamy i w jakiej eksploatujemy swoje samochody. Gdy zimą jest bardzo zimno, a latem temperatura drastycznie rośnie, akumulator zużywa się szybciej. Chłodzenie akumulatora trakcyjnego jest zatem niezbędne, aby utrzymać go w pełnej sprawności. 

Źródło: Materiały redakcyjne