Toplotno upravljanje akumulatorskega sistema
Toplotno upravljanje baterijev glavnem vključuje hlajenje, ogrevanje in izenačevanje temperature. Funkciji hlajenja in ogrevanja se predvsem prilagodita morebitnemu vplivu zunanje temperature okolja na baterijo. Izenačitev temperature zmanjša temperaturne razlike v baterijskem paketu in prepreči hitro degradacijo baterije zaradi pregrevanja na določenih območjih.
Na splošno so metode hlajenja baterij v glavnem razdeljene v tri kategorije: zračno hlajenje, tekočinsko hlajenje in neposredno hlajenje. Zračno hlajenje uporablja naravni zrak ali hladilni zrak iz prostora za potnike, da doseže izmenjavo toplote in hlajenje površine baterije. Tekočinsko hlajenje običajno uporablja neodvisne cevi za hladilno tekočino za ogrevanje ali hlajenje napajalne baterije; to je trenutno glavni način hlajenja, ki se uporablja v baterijah Tesla in Volt. Sistemi neposrednega hlajenja odpravljajo potrebo po ločenih hladilnih cevovodih za napajalno baterijo, saj za hlajenje uporabljajo neposredno hladilno sredstvo.
1. Sistem zračnega hlajenja
Zgodnje baterije so zaradi manjše kapacitete in gostote energije pogosto uporabljale zračno hlajenje. Zračno hlajenje je razdeljeno na dve glavni kategoriji: naravno zračno hlajenje in prisilno zračno hlajenje (z uporabo ventilatorja), pri čemer se za hlajenje baterije uporablja naravni zrak ali hladen zrak iz prostora za potnike.
Trenutno so 48-voltne baterije v 48-voltnih blagih hibridnih vozilih običajno nameščene v potniškem prostoru in se hladijo z zrakom. Zračno-hladilni sistemi so razmeroma enostavni po strukturi, tehnološko zreli in nizki. Vendar pa je zaradi omejene zmogljivosti odvajanja toplote zraka njihova učinkovitost izmenjave toplote nizka, kar ima za posledico slabo enotnost notranje temperature in težave pri natančnem nadzoru temperature baterije. Zato so zračno{6}}hladilni sistemi na splošno primerni za aplikacije s kratkimi dosegi in lahka vozila.
2. Sistemi za hlajenje s tekočino
Tekočinsko hlajenje vključuje uporabo hladilne tekočine za izmenjavo toplote z baterijo. Hladilne tekočine delimo na dve vrsti: tiste, ki lahko pridejo v neposreden stik z baterijskimi celicami (silikonsko olje, ricinusovo olje itd.) in tiste, ki pridejo v stik s celicami preko vodnih kanalov (voda in etilenglikol itd.); trenutno se bolj pogosto uporablja mešanica vode in etilenglikola. Sistemi za hlajenje s tekočino običajno vključujejo hladilnik, povezan s hladilnim ciklom, ki uporablja hladilno sredstvo za odvajanje toplote iz baterije. Glavne komponente so kompresor, hladilnik in vodna črpalka. Kompresor, kot vir energije za hlajenje, določa zmogljivost toplotne izmenjave celotnega sistema. Hladilnik omogoča izmenjavo toplote med hladilnim sredstvom in hladilno tekočino, količina toplotne izmenjave pa neposredno določa temperaturo hladilne tekočine. Vodna črpalka določa pretok hladilne tekočine v ceveh; hitrejši pretok povzroči boljšo učinkovitost izmenjave toplote in obratno.
Sistemi tekočega hlajenja nudijo večjo prilagodljivost. Hladilne kanale je mogoče namestiti med baterijske module (trenutno običajni pristop), hladilne plošče je mogoče uporabiti na dnu baterije ali pa celice ali module potopiti v hladilno tekočino. Prednosti sistemov za hlajenje s tekočino vključujejo visoke koeficiente prenosa toplote, hiter pretok, dobro enakomernost temperature in natančen nadzor temperature. Pomanjkljivosti vključujejo zapletenost sistema, visoke zahteve glede tesnjenja, hladilni sistem, ki predstavlja pomemben del teže baterije, in relativno visoke stroške.