Čo je chladiaci systém?
Otázka od Jamesa Wonga, Fremont, Kalifornia.
Pracujem v starom závode GM{0}}Toyota NUMMI tu a práve sme sa dopočuli, že jedného dňa postavíme elektrické auto. Ľudia stále hovoria o chladení batérie. Aký je skutočný príbeh?
Odpovedal Richard Flagan, profesor chemického inžinierstva a environmentálneho inžinierstva, Caltech.
(Väčšinou robím aerosólovú prácu, ale v poslednej dobe som bol zatiahnutý do niekoľkých batériových projektov s JPL a automobilovými spoločnosťami.)
Lítium-iónový blok vytvára prekvapivé množstvo tepla, keď ho stlačíte. 60 kWh akumulátor pri 3C nabití dokáže odobrať 15 – 20 kW tepla. To je malý ohrievač, ktorý beží v podlahe auta. Nechajte to tak a stredné články dosiahnu 60 stupňov, zatiaľ čo sa stále snažíte nabiť na 80 %. Život rýchlo klesá nad 45 stupňov, takže musíte vytiahnuť teplo.
Väčšina balení teraz používa ploché hliníkové studené platne s hrúbkou približne 4–6 mm s vyrazeným kanálom vo vnútri. Jednu platňu zasuniete medzi každé dva moduly alebo pod každý rad vreciek. Doska je vyplnená tenkou vrstvou teplovodivej pasty na dne článkov. Platne Ultium od GM sú také. Tesla zvykol v 50. a 70. rokoch 19. storočia navíjať okrúhlu rúrku cik-cak-vyzerá to ako špagety, funguje dobre, ale zostavenie je náročné. Nové balenie 4680 v Texase prešlo na širšiu skladanú stuhu namiesto okrúhlej trubice. Ľahšie zvárať.
Chladivom je takmer vždy voda-glykol 50/50 s bežnými inhibítormi. Niektoré prototypy pretekárskych áut poháňajú čistý glykol alebo dokonca silikónový olej, ale nikto to zákazníkom nedodáva. Prietok je zvyčajne 10–20 litrov za minútu pri veľkom balení. Čerpadlo je malá 400 W bezkomutátorová vec, ktorá beží na 12 V. Žije pod kapotou alebo v prednej časti.
Radiátor je umiestnený pred kondenzátorom klimatizácie. Pri rýchlosti na diaľnici máte dostatok vzduchu, ale keď sedíte pri Superchargeri v deň 110 stupňov F v Barstow, elektrický ventilátor musí poriadne ťahať. Preto Tesla pred niekoľkými rokmi pridala malý chobotnicový ventil-umožňuje chladiču požičiavať si studené chladivo zo slučky klimatizácie kabíny, keď je naozaj horúco.
Zabijakom je teplotné rozpätie. Ak má najchladnejšia bunka 25 stupňov a najteplejšia 40 stupňov, stratíte možno 15–20 % životnosti balenia. Takže vstupné potrubie musí rozdeliť prietok rovnomerne. Niektoré spoločnosti vyrábajú malé otvory do každej vetvy. Iné len robia kanály dlhými a tenkými, takže pokles tlaku núti rovnaký prietok. Lopatkový článok BYD vedie chladiacu kvapalinu pozdĺž dlhého okraja článku namiesto spodného-prehlasuje lepšiu rovnomernosť.
Chladné počasie je tá časť, o ktorej sa v roku 1999 nikto nehovoril. Pod 0 stupňov sa nedá rýchlo nabíjať alebo nanesiete lítium a zabijete článok. Takže tá istá slučka, ktorá sa teraz ochladzuje, sa musí zahriať. Ohrievač PTC s výkonom 3–5 kW je umiestnený v zásobníku alebo hneď za čerpadlom. BMS sleduje napätie článkov ako jastrab počas predhrievania.
Tlak je zvyčajne 1-1,5 baru. Udržuje bod varu okolo 115 – 120 stupňov, takže ak sa bunka rozhodne prejsť do exotermickej reakcie, nikdy sa vám nevytvoria parné vrecká.
Minulý rok sme v JPL spustili 30-bunkový modul. Po ochladení sa teplota zvýšila z 25 stupňov na 65 stupňov za osem minút pri výboji 200 A. Zapnite čerpadlo na 12 l/min a ustálilo sa na 38 stupňoch. Osem minút verzus nikdy – to je dôvod, prečo má teraz každé seriózne balenie kvapalinové chladenie.
To je základný obraz. Detaily sa menia každý modelový rok, ale fyzika nie.
