5 Minuty
W miarę jak elektromobilność staje się normą, to nie tylko ogniwa baterii decydują o osiągach samochodów elektrycznych. Kluczową, choć często niedocenianą rolę odgrywa system zarządzania termicznego — zestaw technologii dbających o to, by bateria i pozostałe podzespoły pracowały w optymalnej temperaturze. To właśnie on wpływa bezpośrednio na zasięg, prędkość ładowania i trwałość akumulatorów.
Dlaczego temperatura baterii ma znaczenie?
Bateria to serce pojazdu elektrycznego. Jak każdy ogniwowy system elektrochemiczny, ma wyznaczony zakres temperatur pracy, w którym osiąga najlepszą wydajność i żywotność. Poza tym zakresem moc oddawana podczas jazdy spada, czas ładowania wydłuża się, a szybkie systematyczne przeciążanie może przyspieszyć degradację ogniw. Znane nam z telefonów sytuacje, gdy urządzenie przestaje się ładować lub działać przy przegrzaniu, w elektromobilności zdarzają się w skali znacznie poważniejszej — grożąc trwałym uszkodzeniem lub nawet samozapłonem ogniw.
W praktyce oznacza to dwie przeciwstawne bolączki: przegrzewanie przy intensywnym użytkowaniu (szybka jazda, duże obciążenia, dynamiczne przyśpieszania) oraz spadek wydajności w mroźnym klimacie. W niskich temperaturach reakcje chemiczne w ogniwach zwalniają, pojemność chwilowo maleje, a urządzenia pokładowe (np. ogrzewanie kabiny) jeszcze bardziej obciążają baterię. Jak temu zapobiegać? Odpowiedź leży w aktywnym zarządzaniu ciepłem.
Systemy chłodzenia i ogrzewania baterii – rozwiązania i zalety
Istnieją różne strategie utrzymywania temperatury akumulatorów: od pasywnych izolacji i systemów PCM (materiały zmiennofazowe) po aktywne układy chłodzenia z cieczą lub chłodziwem. W kontekście szybkiego ładowania i dynamicznej jazdy najbardziej efektywne okazuje się bezpośrednie lub pośrednie chłodzenie przy użyciu czynnika chłodniczego. Polega ono na cyrkulacji chłodziwa przez moduły baterii, a następnie odprowadzeniu ciepła przez wymiennik.
Taki sposób kontroli temperatury jest szczególnie przydatny podczas ładowania prądem o dużej mocy: szybkie wprowadzanie energii generuje znaczną ilość ciepła, które, jeśli nie zostanie szybko usunięte, może ograniczyć moc ładowania (tzw. derating) lub skrócić żywotność ogniw. Efektywne chłodzenie podczas DC fast charge pozwala utrzymać wysoką moc ładowania przez dłuższy czas i zmniejszyć ryzyko degradacji.
.avif)
Wyzwania projektowe: hałas, rozmiar, efektywność
Producenci samochodów stoją przed szeregiem kompromisów: system ma być wystarczająco mocny, by odprowadzić ciepło podczas ładowania i intensywnej jazdy, ale jednocześnie kompaktowy i cichy — szczególnie istotne przy nocnym ładowaniu w mieszkaniach i osiedlach. Dodatkowo architektura całego układu wpływa na masę pojazdu i jego zużycie energii, czyli bezpośrednio na zasięg.
Dlatego innowacje w konstrukcji sprężarek i pomp chłodniczych mają realny wpływ na końcowy komfort użytkownika. Rozwiązania bezolejowe, kompaktowe układy odśrodkowe oraz zoptymalizowane wymienniki ciepła pozwalają uzyskać wysoką wydajność przy mniejszych rozmiarach i niższym hałasie.
Przykład: E‑Cooling i nowa generacja sprężarek
W odpowiedzi na te wyzwania pojawiają się wyspecjalizowane produkty, takie jak sprężarka odśrodkowa przeznaczona do zarządzania termicznego w EV. Dzięki pracy z wysoką prędkością i konstrukcji bezolejowej, takie jednostki umożliwiają szybsze chłodzenie baterii i kabiny, mniejsze straty energetyczne oraz prostszy montaż w pojeździe. Raporty z testów pokazują korzyści rzędu kilkunastu procent skrócenia czasu szybkiego ładowania oraz znacznego zmniejszenia spadku mocy podczas intensywnej eksploatacji.
Praktycznie: efektywnie chłodzona bateria może pozwolić na zmniejszenie jej pojemności projektowej przy zachowaniu zasięgu, co z kolei obniża masę pojazdu i poprawia zużycie energii. Dla producentów to także szansa na oszczędności przy projektowaniu platform pojazdów elektrycznych.
Perspektywy i technologie przyszłości
Rozwój EV idzie w parze z postępem w materiałach termoizolacyjnych, pompach ciepła i systemach chłodniczych. Coraz częściej stosowane są algorytmy zarządzania termiką, które przewidują profile jazdy i ładowania, aby przygotować baterię do optymalnej temperatury jeszcze przed rozpoczęciem procesu. Integracja z siecią i inteligentne ładowarki pozwalają także rozkładać cykle energetyczne tak, by minimalizować stres termiczny.
To, co jeszcze widzimy na horyzoncie, to większe wykorzystanie chłodniczego obiegu zamkniętego o wyższej gęstości mocy, układów rezonansowych zmniejszających straty czy hybrydowych rozwiązań łączących ogrzewanie i chłodzenie w jednym module. Wszystko to po to, by EV były nie tylko bardziej wydajne, lecz także bardziej przewidywalne i trwałe.
Expert Insight
„Efektywne zarządzanie termiczne to nie dodatek — to fundament projektowania nowoczesnych EV. Przy odpowiednim podejściu można zredukować degradację baterii i skrócić czas ładowania bez konieczności radykalnego zwiększania pojemności akumulatora” — mówi dr Michał Nowak, inżynier ds. systemów termicznych w branży motoryzacyjnej. „Inwestycja w zaawansowane sprężarki i układy chłodnicze zwraca się nie tylko w statystykach zasięgu, ale także w dłuższej eksploatacji floty i mniejszym koszcie całkowitym pojazdu.”
Zostaw komentarz