Zarządzanie termiczne akumulatora

Optymalna temperatura pracy akumulatora to około 20-30 stopni Celsjusza. Do przechowywania optymalna temperatura jest jeszcze niższa.

Pakiet akumulatorów ma system zarządzania termicznego, który umożliwia utrzymanie akumulatora w optymalnych warunkach pracy. System ten obejmuje zarówno mechanizmy chłodzenia, jak i ogrzewania.

Ogrzewanie akumulatora

Gdy akumulator jest zbyt zimny, nie może przyjmować ani oddawać maksymalnego prądu, co zmniejsza zasięg, osiągi, maksymalne hamowanie rekuperacyjne i szybkość ładowania. Ograniczenie to wynika z tego, że reakcje chemiczne wewnątrz akumulatora zwalniają wraz ze spadkiem temperatury, co zwiększa opór wewnętrzny.

Ładowanie zimnego akumulatora dużym prądem może również uszkodzić ogniwa akumulatora i skrócić ich żywotność.

Aby rozwiązać ten problem, niektóre samochody elektryczne wyposażono w funkcję zwaną wstępnym ogrzewaniem akumulatora. Funkcja ta pozwala na podgrzanie akumulatora do odpowiedniej temperatury przed ładowaniem lub jazdą. Dzięki temu można chronić akumulator, zwiększyć zasięg i skrócić czas ładowania.

Jak działa wstępne ogrzewanie akumulatora?

Wstępne ogrzewanie akumulatora wykorzystuje pokładowy system ogrzewania lub ciepło odpadowe z silnika/układu napędowego do podniesienia temperatury pakietu akumulatorów.

Automatyczne wstępne ogrzewanie podczas nawigacji do szybkiej ładowarki DC

Najczęstszym sposobem aktywacji wstępnego ogrzewania akumulatora jest nawigacja do szybkiej ładowarki DC za pomocą pokładowego systemu nawigacji. System oblicza, na podstawie odległości do ładowarki i bieżącej temperatury, ile ogrzewania jest potrzebne, aby osiągnąć optymalną temperaturę do ładowania. Dzięki temu akumulator będzie gotowy do przyjęcia maksymalnego prądu i naładuje się szybciej.

Ręczne wstępne ogrzewanie akumulatora

Niektóre modele pozwalają na ręczne uruchomienie wstępnego ogrzewania akumulatora. Funkcja ta umożliwia kierowcy aktywowanie ogrzewania bez konieczności nawigacji do ładowarki.

Wstępne ogrzewanie przed podróżą

Jeśli masz ładowarkę domową, dobrym rozwiązaniem jest wstępne ogrzewanie akumulatora i kabiny przed jazdą, gdy pojazd jest podłączony do ładowarki domowej. W ten sposób możesz rozpocząć podróż z ciepłą kabiną i w pełni naładowanym akumulatorem. Zazwyczaj kierowca może uruchomić wstępne ogrzewanie z poziomu systemu infotainment lub aplikacji mobilnej pojazdu.

Niektóre modele nie obsługują wstępnego ogrzewania akumulatora i wstępnie ogrzewają tylko kabinę. W przypadku tych modeli warto zadbać o to, aby ładowanie zakończyło się tuż przed rozpoczęciem podróży.

Jak duża jest moc obwodów grzewczych?

Moc obwodów grzewczych zależy od modelu samochodu elektrycznego i rozmiaru akumulatora. Na przykład Tesla Model 3 ma pakiet akumulatorów o pojemności 75 kWh i system grzewczy o mocy 6 kW, który w ciągu godziny może podnieść temperaturę akumulatora o około 18°C (32°F). Nissan Leaf ma pakiet akumulatorów o pojemności 40 kWh i system grzewczy o mocy 3 kW, który w ciągu godziny może podnieść temperaturę akumulatora o około 9°C (16°F).

W niektórych modelach z niską mocą grzewczą osiągnięcie optymalnej temperatury akumulatora w chłodnych warunkach może być trudne. Poniżej znajduje się tabela z przykładami mocy grzewczych akumulatora:

Jak wstępne ogrzewanie akumulatora wpływa na zasięg?

Wstępne ogrzewanie akumulatora zużywa część energii z akumulatora, co zmniejsza dostępny zasięg. Jednak ta utrata energii jest częściowo kompensowana przez poprawioną efektywność i osiągi akumulatora w wyższej temperaturze. Ponadto przeprowadzanie wstępnego ogrzewania akumulatora podczas podłączenia samochodu elektrycznego do sieci może zminimalizować utratę energii, ponieważ pojazd może pobierać moc z sieci zamiast z akumulatora.

Minimalny poziom SoC do wstępnego ogrzewania

Większość samochodów elektrycznych ma ograniczenie, jak niski może być poziom stanu naładowania (SoC), aby wstępne ogrzewanie zostało aktywowane.

W tym teście Bjørna Nylanda można zobaczyć, jak Kia EV9 wyłącza wstępne ogrzewanie przy 12% SoC.

Chłodzenie akumulatora

Temperatura akumulatora może wzrosnąć do wysokich wartości podczas szybkiego ładowania lub dynamicznej jazdy. Gdy akumulator jest zbyt gorący, może ulegać szybszej degradacji, tracić pojemność i zmniejszać zasięg. Efekt ten powstaje, ponieważ reakcje chemiczne wewnątrz akumulatora przyspieszają wraz ze wzrostem temperatury, a opór wewnętrzny maleje. Ładowanie gorącego akumulatora dużym prądem może również uszkodzić ogniwa i skrócić ich żywotność.

Zazwyczaj producenci ograniczają zarówno proces ładowania, jak i moc wyjściową, jeśli temperatura akumulatora jest zbyt wysoka.

Aby rozwiązać ten problem, niektóre samochody elektryczne wyposażono w aktywne chłodzenie akumulatora. Funkcja ta pozwala na obniżenie temperatury akumulatora do odpowiedniego poziomu podczas ładowania lub jazdy, co zwiększa wydajność ładowania lub osiągi podczas jazdy.

Jak działa chłodzenie akumulatora?

Chłodzenie akumulatora wykorzystuje system cieczowy, który cyrkuluje czynnik chłodzący przez pakiet akumulatorów. Czynnik chłodzący pochłania ciepło z ogniw akumulatora i przekazuje je do chłodnicy. Chłodnica następnie odprowadza ciepło do otaczającego powietrza lub do innego obiegu chłodzącego z użyciem czynnika chłodniczego lub pompy ciepła. Czynnik chłodzący może być mieszaniną wody i glikolu etylenowego, płynem dielektrycznym lub płynem zawierającym cząstki termicznie przewodzące.

W tym teście na 1000 km przeprowadzonym przez Bjørna Nylanda, BMW i50 ma problem z przegrzewaniem się po ładowaniu i zmniejszoną dostępną mocą.