Akkujen merkitys uusien energialähteiden pääasiallisena virtalähteenä on itsestään selvää. Ajoneuvojen todellisessa käytössä akut kohtaavat monimutkaisia ja vaihtelevia käyttöolosuhteita. Ajomatkan parantamiseksi ajoneuvojen on sijoitettava mahdollisimman monta akkukennoa tiettyyn tilaan, joten akkupaketin tila ajoneuvossa on hyvin rajallinen. Akut tuottavat paljon lämpöä ajoneuvon käytön aikana ja kerääntyvät ajan myötä suhteellisen pieniin tiloihin. Akkukennojen tiheän pinoamisen vuoksi akkupaketin sisällä lämmön haihduttaminen keskialueella on myös suhteellisen vaikeaa, mikä pahentaa kennojen välistä lämpötilaeroa. Tämän seurauksena akun lataus- ja purkaustehokkuus heikkenee ja vaikuttaa sen tehoon. Vakavissa tapauksissa se voi myös johtaa lämpökiihtymiseen, mikä vaikuttaa järjestelmän turvallisuuteen ja käyttöikään.
Akkujen lämpötilalla on merkittävä vaikutus niiden suorituskykyyn, käyttöikään ja turvallisuuteen. Matalissa lämpötiloissa litiumioniakkujen sisäinen vastus voi kasvaa ja kapasiteetti laskea. Äärimmäisissä tapauksissa tämä voi johtaa elektrolyytin jäätymiseen ja akun purkautumiskyvyttömyyteen. Akkujärjestelmän suorituskyky alhaisissa lämpötiloissa heikkenee merkittävästi, mikä johtaa tehon laskuun ja sähköajoneuvojen ajomatkaan. Kun uusia energia-ajoneuvoja ladataan matalissa lämpötiloissa, AMS yleensä lämmittää akun sopivaan lämpötilaan ennen latausta. Jos sitä ei käsitellä oikein, se voi aiheuttaa välittömän ylijännitteen, mikä johtaa sisäisiin oikosulkuihin ja voi edelleen johtaa savuamiseen, tulipaloon ja jopa räjähdyksiin. Sähköajoneuvojen akkujärjestelmien matalan lämpötilan latauksen turvallisuusongelmat ovat rajoittaneet huomattavasti sähköajoneuvojen markkinointia kylmillä alueilla.
Akun lämmönhallintaon yksi BMS:n tärkeimmistä toiminnoista, pääasiassa sen varmistamiseksi, että akkupaketti voi aina toimia sopivalla lämpötila-alueella, mikä ylläpitää akkupaketin optimaalista toimintatilaa.akkujen lämmönhallintasisältää pääasiassa toimintoja, kuten jäähdytyksen, lämmityksen ja lämpötilan tasapainottamisen. Jäähdytys- ja lämmitystoimintoja säädetään pääasiassa ulkoisen ympäristön lämpötilan mahdollisen vaikutuksen mukaan akkuun. Lämpötilan tasapainottamista käytetään akun sisäisen lämpötilaeron pienentämiseen ja akun tietyn osan ylikuumenemisesta johtuvan nopean hajoamisen estämiseen.
Yleisesti ottaen akkujen jäähdytystavat jaetaan kolmeen pääluokkaan: ilmajäähdytys, nestejäähdytys ja suora jäähdytys. Ilmajäähdytystilassa käytetään luonnollista tuulta tai matkustamosta tulevaa jäähdytysilmaa, joka kulkee akun pinnan läpi lämmönvaihtoa ja jäähdytystä varten. Nestejäähdytyksessä käytetään yleensä erillisiä jäähdytysnesteputkia akkujen lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen. Tällä hetkellä tämä menetelmä on vallitseva jäähdytysmenetelmä, jota käyttävät myös Tesla ja Volt. Suora jäähdytysjärjestelmä poistaa akun jäähdytysputket ja käyttää suoraan kylmäainetta akun jäähdyttämiseen.
1. Ilmajäähdytysjärjestelmä:
Varhaiset tehoakut jäähdytettiin usein ilmajäähdytyksellä niiden pienen kapasiteetin ja energiatiheyden vuoksi. Ilmajäähdytys jaetaan kahteen luokkaan: luonnollinen ilmajäähdytys ja pakotettu ilmajäähdytys (puhaltimilla), jossa käytetään luonnonilmaa tai ohjaamosta tulevaa kylmää ilmaa akun jäähdyttämiseen.
Tyypillisiä ilmajäähdytteisten järjestelmien edustajia ovat Nissan Leaf, Kia Soul EV jne. Tällä hetkellä 48 V:n mikrohybridiajoneuvojen 48 V:n akut on yleensä sijoitettu matkustamoon ja jäähdytetty ilmajäähdytyksellä. Tietyn tehoakun ilmajäähdytyksen reittikaavio on esitetty kuvassa 2. Ilmajäähdytteisen järjestelmän rakenne on suhteellisen yksinkertainen, teknologia on suhteellisen kehittynyttä ja kustannukset ovat suhteellisen alhaiset. Ilman kuljettaman lämmön rajallisen määrän vuoksi sen lämmönsiirtotehokkuus on kuitenkin alhainen ja akun sisälämpötilan tasaisuus on huono, mikä vaikeuttaa akun lämpötilan tarkkaa hallintaa. Siksi ilmajäähdytteiset järjestelmät sopivat yleensä tilanteisiin, joissa ajomatka on lyhyt ja ajoneuvon paino on kevyt.
2. Nestemäinen jäähdytysjärjestelmä
Nestejäähdytystilassa akku käyttää jäähdytysnestettä lämmönvaihtoon, ja sen kaavio on esitetty kuvassa 3. Jäähdytysneste jaetaan kahteen tyyppiin: suora kosketus akkukennoihin (silikoniöljy, risiiniöljy jne.) ja kosketus akkukennoihin vesikanavien kautta (vesi ja etyleeniglykoli jne.). Tällä hetkellä käytetään yleisesti veden ja etyleeniglykolin sekoitusliuoksia. Nestejäähdytysjärjestelmiin lisätään yleensä jäähdytyskiertoon kytketty jäähdytin, joka poistaa lämmön akusta kylmäaineen kautta. Sen ydinosat ovat kompressori, jäähdytin ja...vesipumppuJäähdytyksen voimanlähteenä toimiva kompressori määrää koko järjestelmän lämmönsiirtokapasiteetin. Jäähdytin osallistuu kylmäaineen ja jäähdytysnesteen vaihtoon, ja lämmönvaihdon määrä määrää suoraan jäähdytysnesteen lämpötilan. Vesipumppu määrää jäähdytysnesteen virtausnopeuden putkistossa, ja mitä nopeampi virtausnopeus, sitä parempi lämmönsiirtokyky ja päinvastoin.
3. Suora jäähdytysjärjestelmä:
Suorajäähdytysjärjestelmä käyttää ilmastointijärjestelmän kylmäainetta akun jäähdyttämiseen suoraan, kuten kuvassa 11 on esitetty. Ilmastointijärjestelmän höyrystin on asennettu suoraan akkujärjestelmään, ja kylmäaine höyrystyy höyrystimessä poistaakseen akkujärjestelmän tuottaman lämmön suoraan, mikä saavuttaa nopeamman ja tehokkaamman jäähdytysprosessin. Tällä hetkellä on suhteellisen vähän malleja, jotka käyttävät suorajäähdytystä, tyypillisin on BMW i3. Nesteiden välisen lämmönvaihdon puuttumisen vuoksi jäähdytysjärjestelmällä on kompakti rakenne, korkeampi jäähdytystehokkuus (3-4 kertaa korkeampi kuin nestejäähdytyksellä) ja suhteellisen alhaiset kustannukset. Ongelmana on kuitenkin se, että kylmäaineen kaasu-neste-muuntumisen vuoksi putkistossa koko järjestelmän ohjaus on suhteellisen monimutkaista ja lämpötilan tasaisuus on huono. Lisäksi järjestelmällä on korkeat paineenkesto- ja tiiviysvaatimukset, mikä aiheuttaa merkittävän riskin sen käytölle koko ajoneuvossa.
Julkaisun aika: 27.3.2026
