Układ zarządzania temperaturą pracy baterii pojazdów elektrycznych

Byotta zajmuje się rozwiązywaniem problemu nadmiernego nagrzewania się baterii pojazdów elektrycznych w sytuacjach ich mocnego obciążenia. Zbyt wysoka temperatura pracy baterii prowadzi do ich przyspieszonej degradacji, a w skrajnych przypadkach może powodować niebezpieczne dla użytkowników awarie. Firma tworzy wysokowydajny układ zarządzania temperaturą pracy baterii, który pozwoli na utrzymanie jej optymalnej temperatury przy mocniejszych niż dotychczas obciążeniach. Główne korzyści płynące z zastosowania takiego układu to wydłużenie życia baterii oraz umożliwienie jej mocniejszego obciążania, czyli np. szybszego ładowania.

Tworzony układ zarządzania temperaturą pracy baterii jest połączeniem aktywnego chłodzenia baterii cieczą oraz pasywnego chłodzenia przy wykorzystaniu materiałów zmiennofazowych. Głównym zadaniem aktywnego chłodzenia cieczą jest odebranie z baterii generowanego ciepła i odprowadzenie go do układu rekuperacji lub rozpraszania. Sprawność układu chłodzenia jest wyższa niż dotychczas stosowanych układów, dzięki wykorzystaniu wymienników ciepła autorskiej konstrukcji. Dzięki precyzyjnej kontroli warunków przepływu cieczy chłodzącej w wymiennikach osiągane są możliwie najwyższe wartości współczynnika przejmowania ciepła przy akceptowalnym spadku ciśnienia.

Wymienniki przyjmują formę płyty chłodzącej, na której umieszczane są ogniwa baterii. Planowe jest przeprowadzenie testów z wykorzystaniem wymienników ciepła z materiałów kompozytowych, które mają pozwolić na obniżenie masy i kosztów produkcji całego układu

Kolejną potencjalną korzyścią może być wykorzystanie kompozytu o lepszym bilansie przewodzenia ciepła względem przewodzenia prądu, co mogłoby zapewnić dobrą przewodność cieplną, a zarazem lepszą izolację elektryczną. Działanie aktywnego układu chłodzenia wspierane jest przez materiał zmiennofazowy umieszczany pomiędzy ogniwami baterii. Jego głównym zadaniem jest wyrównywanie różnic temperatury pomiędzy poszczególnymi ogniwami oraz zwiększenie bezwładności cieplnej baterii. Dodatkowo pełni on funkcję separatora pomiędzy pojedynczymi ogniwami. Działanie układu kontrolowane jest przez autorskie algorytmy sterowania. Korzystają one m.in. ze zbudowanych przez Byotta modeli termoelektrycznych baterii, wyznaczonych charakterystyk przepływowych wymienników oraz charakterystyk przemian materiału zmiennofazowego.

Powstający układ jest odpowiedzią na rynkową potrzebę zwiększenia wydajności układów chłodzenia baterii trakcyjnych pojazdów elektrycznych. Osiąganie zbyt wysokich temperatur baterii podczas ich ładowania jest jednym z głównych czynników ograniczających jego szybkość. Opracowanie bardziej wydajnego układu chłodzenia pozwoli na szybsze ładowanie pojazdów elektrycznych. Rozwiązanie Byotta, dzięki swojej modułowości, może być stosowane zarówno w autobusach elektrycznych i trolejbusach, ciężarówkach, samochodach osobowych, jak i w jednostkach pływających czy stacjonarnych magazynach baterii. Kontrolowanie temperatury pracy baterii we wszystkich tych zastosowaniach umożliwi mocniejsze ich obciążanie oraz wydłuży ich żywotność.

Dotychczas Byotta przeprowadziła testy na prototypie w małej skali. Wykazały one słuszność podstawowych założeń oraz poprawność obliczeń termodynamicznych. Aktualnie firma prowadzi testy wymienników ciepła w pełnej skali. Ich celem jest optymalizacja geometrii wymienników oraz pozyskanie pełnych charakterystyk przepływowych. Do końca bieżącego roku firma planuje przeprowadzenie testów całego układu z modułem bateryjnym rynkowego rozmiaru. Podczas ich trwania zostanie dostrojony układ sterowania oraz określona rzeczywista, maksymalna możliwości układu chłodzenia. Dalsze plany zakładają prowadzenie testów w jeżdżących pojazdach i dostosowywanie układu do poszczególnych zastosowań.

Dodatkowe informacje:
Maciej Raczkowski maciej.raczkowski@byotta.com
Karol Gryń karol.gryn@byotta.com