Ce este sistemul de răcire?
Întrebare de la James Wong, Fremont, California.
Lucrez la vechea fabrică GM-Toyota NUMMI aici și tocmai am auzit că vom construi o mașină electrică într-o zi. Oamenii tot vorbesc despre răcirea bateriei. Care este povestea reală?
Răspuns de Richard Flagan, profesor de inginerie chimică și inginerie a mediului, Caltech.
(În mare parte lucrez cu aerosoli, dar am fost implicat în câteva proiecte de baterii cu JPL și companiile auto în ultima vreme.)
Un pachet de litiu-ion produce o cantitate surprinzătoare de căldură atunci când îl împingeți. Un pachet de 60 kWh la o încărcare de 3C poate descărca 15-20 kW de căldură. Acesta este un mic încălzitor care rulează în interiorul podelei mașinii. Lăsați-l în pace și celulele din mijloc ating 60 de grade în timp ce încă încercați să ajungeți la 80 % de încărcare. Viața scade rapid peste 45 de grade, așa că trebuie să scoți căldura afară.
Majoritatea pachetelor folosesc acum plăci plate de aluminiu reci, cu o grosime de aproximativ 4–6 mm, cu un canal ștanțat în interior. Glisați câte o farfurie între fiecare două module sau sub fiecare rând de pungi. Placa este umplută cu un strat subțire de pastă termică pe fundul celulei. Plăcile Ultium de la GM sunt așa. Tesla obișnuia să înfășoare un tub rotund în anii 18650 și 2170 în zig-zag-arata ca spaghete, funcționează bine, dar este greu de asamblat. Noul pachet 4680 din Texas a mers la o panglică pliată mai largă în loc de un tub rotund. Mai usor de sudat.
Lichidul de răcire este aproape întotdeauna 50/50 apă-glicol cu inhibitorii obișnuiți. Unele prototipuri de mașini de curse rulează glicol pur sau chiar ulei de silicon, dar nimeni nu trimite asta clienților. Debitul este de obicei de 10-20 de litri pe minut pentru un pachet mare. Pompa este un mic lucru fără perii de 400 W care funcționează la 12 V. Trăiește sub capotă sau în frunk.
Radiatorul se află în fața condensatorului A/C. La viteza pe autostradă primești mult aer, dar stând la un Supercharger într-o zi de 110 grade F în Barstow, ventilatorul electric trebuie să tragă din greu. De aceea, Tesla a adăugat micul supapă de caracatiță în urmă cu câțiva ani-permite răcitorului de lichid să împrumute agent frigorific rece din bucla de aer condiționat din cabină atunci când este foarte cald.
Răspândirea temperaturii este ucigașul. Dacă cea mai rece celulă are 25 de grade și cea mai fierbinte este de 40 de grade, pierzi poate 15-20% din ciclul de viață al pachetului. Prin urmare, galeria de admisie trebuie să împartă debitul uniform. Unele companii mașină orificii mici în fiecare ramură. Alții doar fac canalele lungi și subțiri, astfel încât căderea presiunii forțează fluxul egal. Pachetul de celule cu lame de la BYD rulează lichidul de răcire de-a lungul marginii lungi a celulei în loc de partea inferioară-pretinde o uniformitate mai bună.
Vremea rece este partea despre care nimeni nu a vorbit în 1999. Sub aproximativ 0 grade nu poți încărca rapid sau pui litiu metalic și ucizi celula. Deci aceeași buclă care se răcește acum trebuie să se încălzească. Un încălzitor PTC de 3–5 kW se află în rezervor sau imediat după pompă. BMS urmărește tensiunile celulei ca un șoim în timpul preîncălzirii.
Presiunea este de obicei de 1–1,5 bar manometru. Menține punctul de fierbere în jur de 115-120 de grade, astfel încât să nu apară niciodată buzunare de abur dacă o celulă decide să devină exotermă.
Am rulat un modul de 30-celule pe bancă anul trecut la JPL. Odată cu răcirea, a trecut de la 25 de grade la 65 de grade în opt minute la o descărcare de 200 A. Porniți pompa la 12 l/min și s-a stabilit la 38 de grade. Opt minute versus niciodată - de aceea fiecare pachet serios are acum răcire cu lichid.
Asta e imaginea de bază. Detaliile se schimbă în fiecare an de model, dar fizica nu.
