Охлаждение тяговых АКБ может быть жидкостным, воздушным, пассивным, иммерсионным, погружным.
Общая схема жидкостного АКБ Tesla показана на рис. 7.1 вверху. Охлаждающая жидкость здесь проходит между рядами ячеек по металлическим трубкам 11. В батареях Tesla используют также систему охлаждения (рис. 7.2) с массивной пластиной с этиленгликолем, расположенной под самими ячейками. Между рядами ячеек для большей эффективности охлаждения проходят тонкие алюминиевые пластины.
Рис. 7.2. Измененная система охлаждения АКБ Tesla Р100D:
а – вид сверху; б – вид сбоку; 1 – ячейки; 2 – тонкая алюминиевая пластина; 3 – основная пластина охлаждения с этиленгликолем
Электромобили с воздушным охлаждением АКБ. Такая система охлаждения предусмотрена в аккумуляторах в Renault Zoe. Охлаждение осуществляется через вентиляционные отверстия в задней части автомобиля (рис. 7.3). Для вентиляции предусмотрены один вход и два выхода воздуха. Батарея имеет собственный кондиционер, который поддерживает нужную температуру внутри корпуса. Охлажденный или нагретый воздух нагнетается вентилятором.
Рис. 7.3. Батарейные элементы в Renault Zoe
Электромобили с пассивным охлаждением АКБ. Пассивное охлаждение означает, что внутри батареи нет отдельного кондиционера или принудительной циркуляции воздуха, а тепло рассеивается через корпус (рис. 7.4).
В аккумуляторе есть резистивные нагреватели, которые активируются при резком падении температуры во время зарядки автомобиля.
Рис. 7.4. Батарейные элементы Nissan Leaf с пассивным охлаждением
Технология с иммерсионным охлаждением АКБ. Технология, называемая иммерсионным охлаждением, основана на покрытии батарей диэлектрическим охлаждающим гелем, называемым MIVOLT, который используется в качестве электрической изоляции в других областях.
Эта технология может продлить срок службы батареи в электромобилях и принять более высокие значения тока при зарядке, не перегревая их, и потенциально сократить время зарядки ближе к времени, которое требуется для заправки топливного бака.
Современные системы жидкостного охлаждения полагаются на охлаждающие пластины с насосами для циркуляции этиленгликоля или другой охлаждающей жидкости. Технология иммерсионного охлаждения заменяет громоздкие и тяжелыми системы жидкостного и воздушного охлаждения. Благодаря более простым и дешевым системам охлаждения электромобили могут использовать батареи большего размера, которые заряжаются быстрее и будут служить дольше. Охлаждающая жидкость MIVOLT также является биоразлагаемой, в отличие от этиленгликоля, который также используется в качестве охлаждающей жидкости в большинстве ДВС.
Подобная система охлаждения применяется в электромобилях Audi e-tron quattro (рис. 7.5). Для охлаждения аккумуляторной батареи использует диэлектрический гель, который содержится под каждой ячейкой и осуществляет теплообмен между ними и системой охлаждения путем равномерного переноса отработанного тепла на хладагент через корпус аккумулятора.
Рис. 7.5. АКБ Audi e-tron quattro
Батарея Audi e-tron quattro, изготовлена из модульных ячеек. В зимнее время при скорости 90 км/ч запас хода Audi E-tron составляет 330 км.
Технология погружного охлаждения АКБ. Аккумуляторная система XING Mobility, первая в мире аккумуляторная батарея, в которой используется технология погружного охлаждения (рис. 7.6). В этой технологии используется – непроводящая электричество жидкость Novec 7200 Engineered Fluid, созданная компанией «3M» для отвода тепла в суперкомпьютерах и другой технике. Аккумуляторная система XING Mobility обеспечивает высокую пиковую мощность, имеет больший срок службы. Этот способ охлаждения сегодня наиболее популярен в центрах обработки данных и уже используется для охлаждения аккумуляторных батарей в электромобилях Miss R.
Рис. 7.6. Блочная АКБ погружного охлаждения
Аккумуляторная батарея XING Mobility (рис. 7.7), построенная на основе уникального микромодуля, сложена в стиле Lego, чтобы удовлетворить более 5000 требований к размеру и форме без специальной разработки. Конструкция также обеспечивает чрезвычайно быструю доставку и развертывание.
Рис. 7.7. Аккумуляторная батарея XING Mobility
Благодаря более простым и дешевым системам охлаждения электромобили могут использовать батареи большего размера, которые заряжаются быстрее и будут служить дольше. Охлаждающая жидкость MIVOLT также является биоразлагаемой, в отличие от этиленгликоля, который также используется в качестве охлаждающей жидкости в большинстве газовых двигателей.