Развитие систем ВВБ создает новые вызовы для автомобильной промышленности Toyota. Одним из них является забота о правильных условиях работы охлаждения ВВБ Toyota Alphard.
Охлаждение ВВБ
В отличие от автомобилей внутреннего сгорания диапазон новых моделей авто в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Зимой, когда термометры начинают показывать отрицательные значения, производительность батареи снижается. Это приводит к сокращению расстояния, которое можно преодолеть на одном заряде (в некоторых моделях разница может достигать 50%). Слишком высокая температура наружного воздуха также не способствует качественной работе батарей и уменьшает их диапазон, правда, в меньшей степени. Кроме того, перегрев этих элементов опасен и порой приводит к их деформации, а в крайних случаях – даже к самовозгоранию. Именно поэтому производители оснащают свои машины системами охлаждения и (не всегда) подогревом аккумуляторов. Такие системы называются ВВБ. Также в большинстве электромобилей под капотом рядом с двигателем вы найдете классический аккумулятор.
Но прежде чем перейти к обзору решений, используемых в электромобилях, напомним, что в «электриках» используются два типа аккумуляторов. Первый – классическая АКБ, похожая на ту, что используется в автомобилях сгорания. Она используется для питания фонарей, дворников, радио и другого оборудования. Второй – набор тяговых батарей, которые накапливают энергию, используемую для движения автомобиля. В настоящее время для этой цели обычно используются литий-ионные аккумуляторы.
Важно: по сути, системы охлаждения тяговых батарей можно классифицировать по следующим видам охлаждения:
- активное жидкостное;
- активное воздушное;
- пассивное.
Активное жидкостное охлаждение
В системах с жидкостным охлаждением чаще всего “работает” субстанция на основе гликоля. Исключением является BMW i3, который для этих целей использует R134a, до недавнего времени широко применявшийся в автомобильных системах кондиционирования воздуха. Между элементами батареи расположены пластины, выполненные из каналов. По ним протекает охлаждающая жидкость, защищающая АКБ от перегрева. Как уже упоминалось, батареи чувствительны не только к высоким, но и к низким температурам.
Заметка! Вот почему некоторые из электромобилей дополнительно оснащены системами подогрева аккумуляторов. Например, в BMW i3 используются специальные обогреватели, а в модели Tesla 3 тепло, выделяемое работающим электродвигателем, используется для нагрева батареи.
Примеры моделей:
- Audi e-tron;
- BMW i3;
- Chevrolet Bolt;
- Jaguar I-Pace;
- Mercedes EQC;
- Tesla Model S;
- Tesla Model X;
- Tesla Model 3 1 из 10 Audi e-tron усовершенствованный 55 quattro 95 кВтч BMW i3;
- 60Ah Шевроле Болт Е.В;
- Опель Ампера-е;
- Hyundai Kona Electric Премиум 64кВтч;
- Jaguar I-Pace EV400, первое издание;
- 90 кВт ч Mercedes EQC 400 4Matic 80кВтч;
- Тесла Модель 3 Tesla Model S;
- Tesla Модель X P90D 90 кВт.
Активное воздушное охлаждение
Например, упомянутая в названии система охлаждения ВВБ Toyota Alphard использует принудительную циркуляцию воздуха. Корпус батареи имеет специальные вентиляционные отверстия. Установленные в них вентиляторы обеспечивают эффективную циркуляцию воздуха, иногда (например, в Renault ZOE) поддерживаемую специальной системой кондиционирования воздуха, независимой от системы охлаждения салона автомобиля. В некоторых моделях (например, Hyundai Ioniq Electric) применяются дополнительные нагреватели для обеспечения оптимальной работы АКБ во время заморозков.
Примеры моделей:
- Hyundai Ioniq Electric;
- KIA Soul EV;
- Nissan e-NV200;
- Renault ZOE 1 из 4;
- Hyundai Ioniq Electric;
- KIA Soul EV;
- NISSAN e-NV200;
- Renault ZOE.
Пассивное охлаждение
Трудно поверить, но самый популярный электромобиль в Европе – Nissan Leaf – не имеет активной системы охлаждения аккумулятора. Ситуация схожа с e-Golf. В этих моделях аккумуляторы отдают тепло только через корпус, без дополнительных вентиляторов. Однако стоит добавить, что нынешний Leafie при зарядке использует систему нагрева батареи в условиях отрицательной температуры воздуха.
BMW i3
У элементов батареи в BMW i3 жидкостное охлаждение. В отличие от Bolt / Volt, где охлаждающая жидкость представляет собой раствор гликоля, BMW использует R134a для кондиционирования воздуха. Кроме того, аккумулятор использует резистивные нагреватели, чтобы согреть элемент на холоде. Однако они активируются только при подключении к зарядке.
Тесла Модель 3
Все 70 элементов в батарее Tesla 3 охлаждаются и нагреваются по идентичной Tesla S и Tesla X схеме: между ячейками имеется эластичная полоса с каналами, через которые может течь жидкость. Хладагент гликолевый.
Батарея модели 3 не имеет резистивных нагревателей, поэтому в случае значительного падения температуры элементы нагреваются за счет тепла, выделяемого вращающимся приводным двигателем.
Форд Фокус Электрик
На момент релиза Ford заявил, что аккумуляторные батареи автомобиля активно охлаждаются с помощью жидкости. Вероятно, с тех пор ничего не изменилось.
Renault Zoe
Аккумуляторы в Renault Zoe 22 кВтч и Renault Zoe ZE 40 имеют вентиляционные отверстия в задней части автомобиля (на рисунке ниже – слева). Один из них – впускной, два – воздуховыпускные. АКБ имеет собственный кондиционер, который обеспечивает поддержание нужной температуры внутри корпуса. Охлажденный или нагретый воздух подается насосом с помощью вентилятора.
Справка! Сама тяговая батарея состоит из литий-ионных элементов (в более старых решениях – Ni-MH). Литий-ионные аккумуляторы имеют удвоенную плотность энергии по сравнению с Ni-MH-батареями и не имеют эффекта памяти, поэтому их можно заряжать, что довольно выгодно. Им не “нравятся” высокие температуры, перезарядка выше 4,2 В/элемент и разрядка ниже 3,0 В/элемент.
Последовательное соединение таких пакетов в количестве от одного десятка, как в Tesla S, до нескольких, как в Nissan Leaf, дает нам основу для создания аккумулятора электромобиля. Последний достигает номинального напряжения 360 В, и именно такое напряжение питается от PIM – модуля управления двигателем и принадлежностей. Например, компрессора кондиционера или подогревателя жидкости в контуре охлаждения и нагрева тягового аккумулятора. Да – автомобили оснащены системой охлаждения и обогрева для тягового аккумулятора.
