СИСТЕМА ОХОЛОДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМОБІЛЯ

Електромобіль апріорі влаштований набагато складніше традиційного авто із двигуном внутрішнього згоряння. І той факт, що у багатьох сучасних моделей дизайн кузова не передбачає радіаторні грати, зовсім не говорить про те, що їм не потрібна система охолодження.

При цьому систему охолодження електромобіля правильніше було б назвати системою терморегуляції. Її завдання – підтримання комфортного діапазону температури всередині батарейного відсіку. Вона може охолоджувати, так і нагрівати.

Будь-яка батарея під час заряджання буде нагріватися. І що вище потужність зарядки, то сильнішим буде нагрівання. Однак і при розрядженні акумулятори теж мають тенденцію до підвищення внутрішньої температури. І що вища швидкість розрядки, то сильніше нагрівання.

Це буквально означає, що якщо використовувати електромобіль у спортивному режимі або навіть просто «активно їздити», батарея розряджатиметься швидше, оскільки від неї буде потрібно віддати більшу кількість енергії за якомога менше часу. Такі спринтерські вправи, очевидно, призводитимуть до нагрівання батареї.

Разом з цим морозна погода створює протилежний ефект, коли акумуляторні осередки всередині потрібно прогріти. Причому зробити це якомога рівномірніше – різниця температур між осередками в більшості випадків не повинна перевищувати 5 градусів Цельсія. Інакше це може призвести до нерівномірного заряду та розряду осередків.

Якби в електромобілі не було системи охолодження, його батарея деградувала з високою швидкістю і вийшла з ладу набагато швидше. Саме з цими наслідками покликана боротися система терморегуляції батареї.

Які рішення застосовуються для охолодження електромобіля

Для терморегуляції в батареях застосовують різні рішення, але ми виділимо кілька найбільш поширених і визнаних ефективними:

• рідкий холодоагент
• матеріали з фазовим переходом
• ребра охолодження
• і навіть повітря

Відразу обмовимося, що переважна більшість виробників батарей перейшла на системи з рідинним охолодженням, які мають найвищу ефективність.

Рідинне охолодження для акумуляторів електромобілів демонструє високу ефективність завдяки своїй теплопровідності та теплоємності, що значно перевершує повітря. Такі системи, як у Tesla, BYD, CALT і Amperex, мають компактність, простоту інтеграції та стабільну продуктивність за будь-яких зовнішніх умов. Навіть незважаючи на ризики витоків та складну утилізацію.

Матеріали з фазовим переходом здатні поглинати тепло, переходячи з твердого стану в рідкий. Вони ефективні для охолодження батарей, але є нюанс — зміна об’єму та здатність лише поглинати, а не відводити тепло, обмежують їхнє застосування в автомобілях.

Ребра охолодження збільшують площу теплопередачі, відводячи тепло від батареї до повітря. Вони добре охолоджують, але додають зайвої ваги, що робить їх непрактичними для електромобілів, для яких важливий буквально кожен кілограм.

Повітряне охолодження використовує конвекцію, коли повітря, проходячи поверхнею батареї, відводить тепло. Просте та легко в реалізації, але менш ефективне порівняно з рідинним охолодженням. Крім того, його застосування негативно впливає на довговічність батареї. Контроль температури є важливим для збереження ємності батареї. Повітряне охолодження використовувалося на ранніх моделях електромобілів, але більшість виробників перейшли на рідинне охолодження, що зарекомендувало себе як найефективніше і найперспективніше.

Однак не тільки батарея потребує терморегуляції. У електромобілі тепло виділяють ще й електромотори, інвертори, перетворювачі та інші вузли. Наприклад, система кондиціювання. І щоб охолоджувати або обігрівати всі ці елементи виробники йдуть на різні хитрощі та нестандартні рішення.

Хтось використовує безліч високопродуктивних вентиляторів, а хтось винаходить універсальну платформу, яка дозволяє об’єднати всі ці компоненти в єдиний контур охолодження та досягати ефективності не кількістю контурів, а обсягом холодоагенту.

Як охолоджують електромобілі

Наприклад, електронний гіперкар Lotus Evija оснащується чотирма електромоторами – по одному на кожне колесо. Сукупна потужність їх досягає у піку 2039 к.с. Живляться вони від батареї ємністю 93 кВт/год, якої вистачає приблизно на 320-350 км. Але у цього гіперкара є особливий режим, в якому він теоретично може висадити всю батарею повністю всього за 7 хвилин. Тільки уявіть, яку кількість тепла виділятимуть у такому режимі електромотори та батарея.

Щоб якось вирішити це непросте завдання, інженери британського бренду розмістили прямо за кріслами четвірку радіаторів, які відіграють роль не тільки терморегулюючу, а й виступають противагою, створюючи оптимальну розважування гіперкара. Охолодження радіаторів здійснюється за допомогою вентиляторів та природним обдуванням під час руху.

Інженери Audi при проектуванні свого спорткара на батареях RS e-tron GT Performance використовували універсальну платформу MLB evo, яка застосовується для створення звичайних автомобілів з ДВС.

Все ж таки цей автомобіль більше підходить для повсякденного застосування і не є суто трековим бійцем. Тому для підвищення ефективності тут не потрібно винаходити унікальних рішень, що складно реалізуються. Проте німці не були б німцями, якби не вигадали щось своє.

Потужність силової установки в піку досягає 925 к.с. Живиться вона від батареї ємністю 97 кВт/год. Все це охолоджується лише одним радіатором, через який проганяється приблизно 20 літрів рідини, що охолоджує. Підкреслимо, що цей єдиний радіатор охолоджує ще й кліматичну систему, крім батареї та пари електромоторів.

Таким чином німецькі інженери вирішили ще й проблему обігріву електромобіля та збільшення запасу ходу.

Тим не менш, вони не рекомендують зловживати спортивним режимом S, який здатний підтримувати максимальну потужність в режимі Boost не довше 8 секунд. Час довелося обмежити, щоб уникнути перегріву.