Mikilvægi rafgeyma sem aðal orkugjafa nýrra orkugjafa er augljóst. Við raunverulega notkun ökutækja mun rafgeymirinn standa frammi fyrir flóknum og mismunandi rekstrarskilyrðum. Til að auka akstursdrægni þurfa ökutæki að raða eins mörgum rafhlöðufrumum og mögulegt er á ákveðnu rými, þannig að rými rafhlöðupakka í ökutækinu er mjög takmarkað. Rafhlöður mynda mikinn hita við akstur ökutækisins og safnast fyrir með tímanum í tiltölulega litlu rými. Vegna þéttrar stafla rafhlöðufrumna inni í rafhlöðupakkanum gerir það einnig tiltölulega erfitt að dreifa hita í miðjunni, sem eykur hitastigsmisræmið milli frumnanna. Fyrir vikið mun það draga úr hleðslu- og afhleðslugetu rafhlöðunnar og hafa áhrif á afl hennar; í alvarlegum tilfellum getur það einnig leitt til hitaupphlaups, sem hefur áhrif á öryggi og líftíma kerfisins.
Hitastig rafgeyma hefur mikil áhrif á afköst þeirra, líftíma og öryggi. Við lágt hitastig geta litíumjónarafhlöður orðið fyrir aukinni innri viðnámi og minnkaðri afkastagetu. Í öfgafullum tilfellum getur þetta leitt til þess að rafvökvinn frýs og rafhlöðunni tekst ekki að tæma hana. Lághitastig rafhlöðukerfisins hefur mikil áhrif, sem leiðir til lækkunar á afköstum og minnkaðs akstursdrægis rafknúinna ökutækja. Þegar ný rafknúin ökutæki eru hlaðin við lágt hitastig hitar BMS rafhlöðuna almennt upp í viðeigandi hitastig áður en hún er hlaðin. Ef það er ekki meðhöndlað rétt getur það valdið tafarlausri ofhleðslu spennu, sem leiðir til innri skammhlaupa, sem getur leitt til reykinga, eldsvoða og jafnvel sprenginga. Öryggismál við lághitahleðslu í rafhlöðukerfum rafknúinna ökutækja hafa takmarkað mjög kynningu á rafknúnum ökutækjum á köldum svæðum.
Hitastjórnun rafhlöðuer einn mikilvægasti þátturinn í BMS, aðallega til að tryggja að rafhlöðupakkinn geti alltaf starfað innan viðeigandi hitastigsbils og þannig viðhaldið bestu mögulegu rekstrarstöðu rafhlöðupakkans.hitastjórnun rafhlöðufelur aðallega í sér aðgerðir eins og kælingu, hitun og hitajöfnun. Kælingar- og hitunaraðgerðirnar eru aðallega stilltar eftir hugsanlegum áhrifum ytri umhverfishita á rafhlöðuna. Hitajöfnun er notuð til að draga úr hitamismuni inni í rafhlöðunni og koma í veg fyrir hraða rotnun af völdum ofhitnunar á ákveðnum hluta rafhlöðunnar.
Almennt séð eru kæliaðferðir rafgeyma aðallega skipt í þrjá flokka: loftkælingu, vökvakælingu og bein kælingu. Loftkælingaraðferðin notar náttúrulegan vind eða kæliloft frá farþegarýminu til að fara í gegnum yfirborð rafhlöðunnar til að skiptast á varma og kæla. Vökvakæling notar almennt sjálfstæðar kælivökvaleiðslur til að hita eða kæla rafhlöður. Eins og er er þessi aðferð algengust í kælingu, eins og Tesla og Volt nota. Bein kælikerfi útrýmir kælilögnum rafgeymisins og notar kælimiðil beint til að kæla rafgeyminn.
1. Loftkælikerfi:
Snemma voru rafgeymar, vegna lítillar afkastagetu og orkuþéttleika, oft kældir með loftkælingu. Loftkæling skiptist í tvo flokka: náttúrulega loftkælingu og þvingaða loftkælingu (með viftum), sem notar náttúrulegt loft eða kalt loft úr stjórnklefanum til að kæla rafhlöðuna.
Dæmigert dæmi um loftkæld kerfi eru meðal annars Nissan Leaf, Kia Soul EV, o.s.frv. Eins og er eru 48V rafhlöður í 48V ör-hybrid ökutækjum almennt staðsettar í farþegarýminu og kældar með loftkælingu. Loftkælingarleiðarmynd ákveðinnar rafhlöðu er sýnd á mynd 2. Uppbygging loftkælda kerfisins er tiltölulega einföld, tæknin er tiltölulega þroskuð og kostnaðurinn tiltölulega lágur. Hins vegar, vegna takmarkaðs hita sem loftið ber burt, er varmaflutningsnýtni þess lítil og innri hitastigsjöfnuður rafhlöðunnar er lélegur, sem gerir það erfitt að ná nákvæmri stjórn á hitastigi rafhlöðunnar. Þess vegna eru loftkæld kerfi almennt hentug fyrir aðstæður með stutta akstursdrægni og léttan þyngd ökutækis.
2. Vökvakælikerfi
Vökvakælingaraðferðin vísar til þess að rafhlaðan notar kælivökva til að skiptast á varma og skýringarmynd hennar er sýnd á mynd 3. Kælivökvi skiptist í tvo flokka: bein snerting við rafhlöðufrumur (kísillolía, ricinusolía o.s.frv.) og snerting við rafhlöðufrumur í gegnum vatnsrásir (vatn og etýlen glýkól o.s.frv.); Nú á dögum eru blandaðar lausnir af vatni og etýlen glýkóli almennt notaðar. Vökvakælikerfi bæta almennt við kælikerfi ásamt kælihringrásinni, sem tekur varma frá rafhlöðunni í gegnum kælimiðilinn; kjarnaþættir þess eru þjöppan, kælirinn og ...vatnsdælaÞjöppan, sem orkugjafi kælingar, ákvarðar varmaflutningsgetu alls kerfisins. Kælirinn gegnir hlutverki í skiptum á kælimiðli og kælivökva og magn varmaskipta ákvarðar beint hitastig kælivökvans. Vatnsdælan ákvarðar rennslishraða kælivökvans í leiðslunni og því hraðari sem rennslið er, því betri er varmaflutningsgetan og öfugt.
3. Bein kælikerfi:
Bein kælikerfi notar kælimiðil loftkælingarkerfisins til að kæla rafhlöðuna beint, eins og sýnt er á mynd 11. Uppgufunarbúnaður loftkælingarkerfisins er settur beint upp í rafhlöðukerfinu og kælimiðillinn gufar upp í uppgufunarbúnaðinum til að fjarlægja beint hitann sem rafhlöðukerfið myndar, og þannig ná fram hraðari og skilvirkari kæliferli. Eins og er eru tiltölulega fáar gerðir sem nota beina kælingu, en sú algengasta er BMW i3. Vegna skorts á millivarmaskipti milli vökva hefur kælikerfið þéttara skipulag, meiri kælinýtni (3-4 sinnum hærri en vökvakæling) og tiltölulega lægra verð. En vandamálið liggur í þeirri staðreynd að vegna umbreytingar kælimiðils úr gasi í vökva í leiðslunni er stjórnun alls kerfisins tiltölulega flókin og hitastigsjöfnuðin léleg. Og það hefur miklar kröfur um háþrýstingsþol og þéttingu kerfisins, sem veldur verulegri áhættu fyrir notkun þess í öllu ökutækinu.
Birtingartími: 27. mars 2026
