Proč používat kapalinové chlazení ve vysokonapěťových bateriových systémech?

S rostoucím napětím baterie a výkonem se tepelné řízení stává jednou z nejdůležitějších výzev při návrhu bateriových systémů. Proto se kapalinové chlazení rychle nahrazuje tradičním vzduchovým chlazením v moderních bateriových systémech s vysokým napětím.

Tepelná výzva bateriových systémů s vysokým napětím

Bateriové systémy s vysokým napětím obvykle pracují v rozsahu 400 V až 1000 V a více a dodávají velké množství výkonu pro náročné elektrické aplikace.

Při nabíjení a vybíjení generují články baterie teplo způsobené vnitřním odporem. V provozních podmínkách s vysokým výkonem – jako je rychlé nabíjení, jízda do kopce, provoz za velké zátěže nebo nepřetržité vybíjení při vysokém proudu – se tvorba tepla výrazně zvyšuje.

Pokud není teplota správně regulována, může to vést k:
Snížení účinnosti baterie
Zrychlení stárnutí baterie
Zkrácení životnosti baterie (počtu cyklů)
Omezení výkonu
Nesouladu mezi články
Bezpečnostní rizika a tepelný rozbeh

Z tohoto důvodu již termoregulace vysokonapěťových bateriových systémů není volitelná – je nezbytná.

Výhody kapalinového chlazení ve vysokonapěťových bateriových systémech

Kapalinové chlazení využívá chladicí kanály pro cirkulaci chladiva, chladicí desky, čerpadla a výměníky tepla k přímému odvádění tepla z bateriových modulů.

Ve srovnání se vzduchovým chlazením nabízí kapalinové chlazení významné výhody.

1. Vyšší chladicí účinnost

Kapaliny mají mnohem vyšší tepelnou vodivost než vzduch, což jim umožňuje efektivněji absorbovat a přenášet teplo.

2. Lepší rovnoměrnost teploty

Jednou z největších výhod kapalinového chlazení je udržení konstantní teploty ve všech bateriových článcích.

Dobře navržený systém kapalinového chlazení může výrazně snížit teplotní rozdíly mezi jednotlivými moduly, čímž pomáhá bateriovému balení provozovat se bezpečněji a účinněji.

3. Zlepšená bezpečnost baterie

Termický rozbeh je jedním z největších rizik v systémech lithiových baterií. Kapalné chlazení pomáhá toto riziko snížit rychlým odvodem přebytečného tepla a zabráněním místnímu přehřátí.

4. Delší životnost baterie

Vysoké teploty urychlují degradaci baterie. Udržování článků v optimálním teplotním rozsahu pomáhá snížit úbytek kapacity, zpomalit vnitřní stárnutí a zlepšit počet nabíjecích cyklů.

Díky tomu jsou ideální pro aplikace elektrifikace mimo silniční dopravu a průmyslové aplikace.

Dnes se kapalinou chlazené vysokonapěťové bateriové systémy široce používají v následujících oblastech:
Elektrická stavební technika
Dolní náklaďáky
Zemědělské zařízení
Elektrické autobusy a nákladní vozidla
Námořní