Kendaraan listrik kini dapat mengambil alih kendaraan bermotor bakar. Namun, ketika kendaraan listrik pertama kali keluar, ada banyak kebingungan terkait sistem dan perawatannya. Saat ini, tren pasar otomotif saat ini menunjukkan bahwa keraguan tersebut berkurang. Sekarang, masalah paling krusial yang masih ada adalah manajemen termal kendaraan listrik.
Pada kendaraan konvensional, manajemen termal diperlukan untuk mendinginkan mesin pembakaran dalam. Termostat, cairan pendingin, dan sistem radiator menghilangkan panas dari mesin. Pada kendaraan listrik, manajemen termal melibatkan pendinginan baterai, sistem elektronik daya, dan motor.
Manajemen termal pada kendaraan listrik bertenaga baterai penting karena memengaruhi kinerja, keandalan, dan ketahanan kendaraan ini. Kendaraan listrik membutuhkan suhu yang optimal (tidak hangat atau dingin) untuk bekerja secara efisien. Suhu optimal sangat penting untuk berfungsinya paket baterai, sistem elektronik daya, dan motor dalam kendaraan listrik. Saat dipertahankan pada suhu optimal, daya baterai, kesehatan, dan kapasitas tetap terjaga. Sistem dan motor elektronik daya menampilkan profil kerja terbaiknya di bawah suhu optimal.
Performa, masa pakai, dan biaya paket baterai dan kendaraan listrik memiliki ketergantungan langsung. Ketersediaan pelepasan daya untuk start dan akselerasi, penerimaan pengisian daya selama pengereman regeneratif, dan kesehatan baterai berada pada kondisi terbaiknya pada suhu optimal. Saat suhu meningkat, masa pakai baterai, kemampuan berkendara kendaraan listrik, dan penghematan bahan bakar menurun. Mempertimbangkan efek termal baterai secara keseluruhan pada kendaraan listrik, manajemen termal baterai sangat penting.
Jenis-jenis Sistem Manajemen Termal Baterai
Air Cooling
Air cooling menggunakan udara sebagai media termal. Asupan udara bisa langsung baik dari atmosfer atau dari kabin dan bisa juga dikondisikan udara setelah pemanas atau evaporator dari AC. Yang pertama adalah disebut sistem udara pasif dan yang terakhir adalah sistem udara aktif. Sistem aktif dapat menawarkan pendinginan tambahan atau daya pemanas. Sistem pasif dapat menawarkan beberapa ratus watt pendinginan atau daya pemanas dan aktif daya sistem dibatasi hingga 1 kW. Karena dalam kedua kasus udara disuplai oleh peniup/blower, sistem ini juga disebut sistem udara paksa.
Liquid Cooling
Liquid cooling adalah sistem pendingin yang paling umum digunakan karena desainnya yang nyaman dan pendinginan yang baik pertunjukan. Pendinginan cairan dielektrik atau cairan kontak langsung yang dapat menghubungi sel baterai secara langsung, seperti minyak mineral. Yang lainnya adalah cairan konduksi atau cairan kontak tidak langsung yang hanya dapat menghubungi sel baterai secara tidak langsung, seperti campuran etilen glikol dan air. Tergantung pada cairan yang berbeda, tata letak yang berbeda dirancang. Untuk cairan kontak langsung, tata letak normalnya adalah merendam modul dalam mineral minyak. Untuk cairan kontak tidak langsung, kemungkinan tata letak dapat berupa selubung di sekitar modul baterai, terpisah tabung di sekitar setiap modul, letakkan modul baterai di atas pelat pendingin/pemanas atau gabungkan baterai modul dengan sirip dan pelat pendingin/pemanas. Di antara kedua kelompok ini, sistem kontak tidak langsung adalah lebih disukai untuk mencapai isolasi yang lebih baik antara modul baterai dan sekitarnya dan dengan demikian keamanan yang lebih baik pertunjukan. Sistem pendingin cair selalu terpaku pada perkembangannya desain fisik pelat pendingin dan salurannya dan dengan menargetkan parameter seperti tekanan cairan pendingin jatuh melintasi saluran pelat pendingin dan suhu inti sel desain yang berbeda dibuat.
Liquid Cooling System
Direct Refrigerant Cooling
Mirip dengan sistem cairan aktif, sistem pendingin langsung (DRS) terdiri dari loop AC, tetapi Direct Refrigerant System menggunakan refrigerant secara langsung sebagai cairan pemindah panas yang bersirkulasi ke seluruh paket baterai.
Direct Refrigerant System
Persyaratan Sistem Termal Baterai
- Lingkungan: Tempat, yaitu suhu sekitar tempat kendaraan digunakan bermain peran penting dalam definisi sistem manajemen termal yang diperlukan. Dari perspektif baterai, suhu sekitar minimum menunjukkan apakah pemanasan awal diperlukan. Suhu maksimum penting untuk memilih di antara sistem pendingin dengan udara ambien atau udara yang dikondisikan. Suhu maksimum juga penting untuk fase pengisian. Padahal, untuk iklim panas, pendinginan baterai selama pengisian ulang mungkin diperlukan. Mengacu pada pengatur suhu kabin, minimal suhu dapat mempengaruhi pilihan cairan pendingin AC dan kebutuhan pemanas kabin.
- Tujuan dan Performa kendaraan: Tujuan dan performa kendaraan, khususnya jangkauan dan daya, memiliki efek langsung pada panas yang dihasilkan oleh komponen driveline, seperti baterai, motor listrik, dan elektronika daya dengan konsekuensi pada sistem pendingin yang dibutuhkan.
- Temperatur saat start up: Temperatur saat menghidupkan kendaraan sangat penting untuk konsumsi dan polusi mesin dan untuk waktu pemanasan. Sering digunakan untuk perjalanan singkat menyebabkan mesin berfungsi selalu di bawah suhu optimal.
- Siklus mengemudi: Siklus mengemudi homologasi menentukan kondisi mengemudi yang ditentukan. Namun, siklus mengemudi dunia nyata daapt berbeda untuk kendaraan tertentu yang dipertimbangkan. Siklus mengemudi yang berbeda memerlukan optimalisasi kendaraan yang berbeda dan sistem manajemen termalnya.
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
G.Previati, G. Mastinu, dan M. Gobbi. (2022). Thermal Management of Electrified Vehicles—A Review. Energies 15: 1-29.
https://resources.system-analysis.cadence.com/blog/msa2022-the-importance-of-thermal-management-in-electric-vehicles (diakses pada tanggal 30 Maret 2023)
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/912/4/042005/pdf (diakses pada tanggal 30 Maret 2023)
S.S Katoch, dan M. Eswaramoorthy. (2020). A Detailed Review on Electric Vehicles Battery Thermal Management System. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 912: 1-11.
