Akun lämpöhallinta

Akun optimaalinen käyttölämpötila on noin 20–30 °C. Säilytykseen optimaalinen lämpötila on vielä alhaisempi.

Akkupaketissa on lämpöhallintajärjestelmä, joka pitää akun parhaassa käyttötilassa. Tämä järjestelmä sisältää sekä jäähdytys- että lämmitysmekanismit.

Akun lämmitys

Kun akku on liian kylmä, se ei pysty vastaanottamaan tai tuottamaan maksimivirtaa, mikä vähentää toimintamatkaa, suorituskykyä, maksimirekuperointia ja latausnopeutta. Tämä rajoitus johtuu siitä, että akkujen kemialliset reaktiot hidastuvat lämpötilan laskiessa, mikä lisää sisäistä vastusta.

Kylmän akun lataaminen korkealla teholla voi myös vahingoittaa akkukennoja ja lyhentää niiden käyttöikää.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi joissakin sähköautoissa on ominaisuus nimeltä akun esilämmitys. Tämän ominaisuuden avulla sähköauto voi lämmittää akun sopivaan lämpötilaan ennen latausta tai ajoa. Näin sähköauto voi säilyttää akun terveyden, lisätä toimintamatkaa ja lyhentää latausaikaa.

Miten akun esilämmitys toimii?

Akun esilämmitys käyttää sisäistä lämmitysjärjestelmää tai moottorin/voimansiirron hukkalämpöä akkupaketin lämpötilan nostamiseen.

Automaattinen esilämmitys navigoidessa DC-pikalaturille

Yleisin tapa aktivoida akun esilämmitys on navigoida DC-pikalaturille sisäisen navigointijärjestelmän avulla. Järjestelmä laskee etäisyyden laturille ja nykyisen lämpötilan perusteella, kuinka paljon lämmitystä tarvitaan optimaalisen latauslämpötilan saavuttamiseksi. Näin akku on valmis vastaanottamaan maksimivirran ja latautuu nopeammin.

Manuaalisesti aktivoitu esilämmitys

Joissakin malleissa voi aktivoida akun esilämmityksen manuaalisesti. Tämän ominaisuuden avulla kuljettaja voi aktivoida lämmityksen ilman tarvetta navigoida laturille.

Esilämmitys ennen ajoa

Jos sinulla on kotilataus, hyvä vaihtoehto on esilämmittää akku ja matkustamo ennen ajoa ollessasi yhteydessä kotilaturiin. Näin voit aloittaa ajon lämpimällä matkustamolla ja täyteen ladatulla akulla. Tyypillisesti kuljettaja voi aloittaa esilämmityksen infotainment-järjestelmästä tai auton sovelluksesta.

Jotkut mallit eivät tue akun esilämmitystä ja esilämmittävät vain matkustamon. Näissä malleissa voi olla hyödyllistä varmistaa, että lataus on valmis juuri ennen matkan aloittamista.

Kuinka tehokkaita lämmityspiirit ovat?

Lämmityspiirien teho riippuu sähköautomallista ja akun koosta. Esimerkiksi Tesla Model 3:ssa on 75 kWh akkupaketti ja 6 kW lämmitysjärjestelmä, joka voi nostaa akun lämpötilan noin 18 °C (32 °F) tunnissa. Nissan Leafissa on 40 kWh akkupaketti ja 3 kW lämmitysjärjestelmä, joka voi nostaa akun lämpötilan noin 9 °C (16 °F) tunnissa.

Joissakin malleissa, joissa on alhaistehoinen lämmitys, akun saaminen optimaaliseen lämpötilaan kylmässä säässä voi olla hankalaa. Katso alla oleva taulukko joistakin akun lämmitystehoesimerkeistä:

Miten akun esilämmitys vaikuttaa toimintamatkaan?

Akun esilämmitys kuluttaa hieman energiaa akusta, mikä vähentää käytettävissä olevaa toimintamatkaa. Tämä energiahäviö kompensoituu kuitenkin osittain akun parantuneella tehokkuudella ja suorituskyvyllä korkeammassa lämpötilassa. Lisäksi akun esilämmittäminen latauksen aikana voi minimoida energiahäviön, koska sähköauto voi ottaa virtaa verkosta akun sijaan.

Esilämmityksen vähimmäisvaraustaso

Useimmissa sähköautoissa on raja, kuinka alhainen varaustaso (SoC) voi olla ennen kuin esilämmitys aktivoituu.

Voit nähdä tässä testissä Bjørn Nylandelta, miten Kia EV9 poistaa esilämmityksen käytöstä 12 % SoC-tasolla.

Akun jäähdytys

Akun lämpötila voi nousta korkeaksi nopeassa latauksessa tai urheilullisessa ajossa. Kun akku on liian kuuma, se voi kulua nopeammin, menettää kapasiteettia ja vähentää toimintamatkaa. Tämä ilmiö johtuu siitä, että akkujen kemialliset reaktiot nopeutuvat lämpötilan noustessa ja sisäinen vastus laskee. Kuuman akun lataaminen korkealla teholla voi myös vaurioittaa kennoja ja lyhentää niiden käyttöikää.

Tyypillisesti valmistajat rajoittavat sekä lataustehoa että tehoja, jos akun lämpötila on liian korkea.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi joissakin sähköautoissa on aktiivinen akun jäähdytys. Tämän ominaisuuden avulla sähköauto voi alentaa akun lämpötilaa sopivalle tasolle latauksen tai ajon aikana parantaakseen lataus- tai ajosuorituskykyä.

Miten akun jäähdytys toimii?

Akun jäähdytys käyttää nesteperustaista järjestelmää, joka kierrättää jäähdytysnestettä akkupaketin läpi. Jäähdytysneste imee lämpöä akkukennolta ja siirtää sen jäähdyttimelle. Jäähdytin sitten luovuttaa lämmön ympäröivään ilmaan tai toiseen jäähdytyspiiriin käyttäen kylmäainetta tai lämpöpumppua. Jäähdytysneste voi olla vesietyleeniglykoliseos, dielktrinen neste tai lämpöä johtavia hiukkasia sisältävä neste.

Bjørn Nylandin tässä 1000 km testissä BMW i50:llä on ongelma ylikuumenemisessa latauksen jälkeen ja käytettävissä olevan tehon vähenemisessä.