Šta je sistem hlađenja?
Pitanje od Jamesa Wonga, Fremont, Kalifornija.
Radim u staroj fabrici GM-Toyote NUMMI ovdje i upravo smo čuli da ćemo jednog dana napraviti električni automobil. Ljudi stalno govore o hlađenju baterije. Koja je prava priča?
Odgovorio Richard Flagan, profesor hemijskog inženjerstva i inženjerstva zaštite životne sredine, Caltech.
(Uglavnom radim aerosol, ali sam u posljednje vrijeme bio uvučen u nekoliko projekata baterija s JPL-om i auto kompanijama.)
Litijum{0}}jonski paket stvara iznenađujuću količinu topline kada ga gurnete. Paket od 60 kWh pri punjenju od 3C može izbaciti 15-20 kW toplote. To je mali grijač prostora koji radi unutar poda automobila. Ostavite to na miru i srednje ćelije se nađu na 60 stepeni dok još pokušavate doći do 80% napunjenosti. Život brzo pada iznad 45 stepeni, tako da morate izvući toplinu.
Većina pakovanja sada koristi ravne aluminijumske hladne ploče debljine oko 4-6 mm sa utisnutim kanalom unutra. Po jednu ploču uvlačite između svaka dva modula ili ispod svakog reda vrećica. Ploča je napunjena tankim slojem termalne paste na dnu ćelija. GM-ove Ultium ploče su takve. Tesla je navijao okruglu cijev ispod 18650-ih i 2170-ih u cik-cak-izgleda kao špageti, radi dobro, ali je teško sastaviti. Novo pakovanje 4680 u Teksasu dobilo je širi presavijenu traku umjesto okrugle cijevi. Lakše zavariti.
Rashladna tečnost je skoro uvijek 50/50 vode-glikol sa uobičajenim inhibitorima. Neki prototipovi trkaćih automobila koriste čisti glikol ili čak silikonsko ulje, ali to niko ne šalje kupcima. Protok je obično 10-20 litara u minuti za veliko pakovanje. Pumpa je mala stvar od 400 W bez četkica koja radi na 12 V. Živi ispod haube ili u dnu.
Radijator se nalazi ispred A/C kondenzatora. Pri brzini na autoputu dobijate dosta vazduha, ali sedeći za Superchargerom na 110 stepeni F dana u Barstowu električni ventilator mora jako da vuče. Zato je Tesla prije nekoliko godina dodao mali ventil za hobotnicu-koji omogućava rashladnom uređaju da pozajmi hladno rashladno sredstvo iz petlje za klimatizaciju kabine kada je stvarno vruće.
Rasprostranjenost temperature je ubica. Ako je najhladnija ćelija 25 stepeni, a najtoplija 40 stepeni gubite možda 15-20% životnog ciklusa pakovanja. Dakle, ulazni razvodnik mora ravnomjerno podijeliti protok. Neke kompanije obrađuju male otvore u svakoj grani. Drugi samo čine kanale dugačkim i mršavim, tako da pad pritiska prisiljava jednak protok. BYD-ov paket sa lopaticama vodi rashladnu tečnost duž duge ivice ćelije umjesto donje-zahtjeva bolju uniformnost.
Hladno vrijeme je dio o kome niko nije pričao 1999. Ispod oko 0 stepeni ne možete brzo da punite ili obložite litijum metal i ubijete ćeliju. Dakle, ista petlja koja se hladi sada mora zagrijati. PTC grijač od 3–5 kW nalazi se u rezervoaru ili odmah iza pumpe. BMS prati napone ćelija kao sokol tokom predgrijavanja.
Pritisak je obično 1-1,5 bara. Održava tačku ključanja na oko 115-120 stepeni tako da nikada nećete dobiti parne džepove ako ćelija odluči da postane egzotermna.
Prošle godine u JPL-u smo pokrenuli modul od 30{9}}ćelija na klupi. Sa hlađenjem je sa 25 stepeni prešao na 65 stepeni za osam minuta pri pražnjenju od 200 A. Uključite pumpu na 12 L/min i ona se smirila na 38 stepeni. Osam minuta naspram nikad – zato svako ozbiljno pakovanje sada ima tečno hlađenje.
To je osnovna slika. Detalji se mijenjaju svake godine modela, ali fizika ne.
