Co je chladicí systém?
Otázka od Jamese Wonga, Fremont, Kalifornie.
Pracuji ve staré továrně GM{0}}Toyota NUMMI zde a právě jsme se doslechli, že jednou postavíme elektrické auto. Stále se mluví o chlazení baterie. Jaký je skutečný příběh?
Odpověděl Richard Flagan, profesor chemického inženýrství a environmentálního inženýrství, Caltech.
(Většinou dělám aerosolové práce, ale v poslední době jsem byl zatažen do několika bateriových projektů s JPL a automobilovými společnostmi.)
Lithium{0}}iontová baterie vytváří překvapivé množství tepla, když na ni zatlačíte. 60 kWh baterie při nabíjení 3C dokáže uvolnit 15–20 kW tepla. To je malé topné těleso běžící v podlaze auta. Nechte to být a prostřední články narazí na 60 stupňů, zatímco se stále snažíte nabít na 80 %. Život rychle klesá nad 45 stupňů, takže musíte vytáhnout teplo.
Většina balení nyní používá ploché hliníkové studené desky o tloušťce asi 4–6 mm s vyraženým kanálem uvnitř. Jednu desku zasunete mezi každé dva moduly nebo pod každou řadu sáčků. Deska je vyplněna tenkou vrstvou teplovodivé pasty proti dnu článků. Desky Ultium od GM jsou takové. Tesla v 50. a 70. letech 19. století navíjel kulatou trubku cik-cak-vypadá jako špagety, funguje dobře, ale sestavení je pracné. Nový 4680 pack v Texasu šel do širší složené stuhy místo kulaté trubky. Jednodušší svařování.
Chladicí kapalina je téměř vždy 50/50 voda-glykol s obvyklými inhibitory. Některé prototypy závodních aut používají čistý glykol nebo dokonce silikonový olej, ale ten nikdo zákazníkům nedodává. Průtok je obvykle 10–20 litrů za minutu u velkého balení. Čerpadlo je malá 400W bezkomutátorová věc běžící na 12 V. Žije pod kapotou nebo v kudlu.
Chladič je umístěn před kondenzátorem klimatizace. Při rychlosti na dálnici máte spoustu vzduchu, ale když sedíte u kompresoru Supercharger v den 110 stupňů F v Barstow, elektrický ventilátor musí silně tahat. Proto Tesla před několika lety přidala malý chobotnicový ventil-umožňuje chladiči půjčovat si studené chladivo z klimatizační smyčky kabiny, když je opravdu horko.
Zabijákem je teplotní rozpětí. Pokud má nejchladnější buňka 25 stupňů a nejteplejší 40 stupňů, ztratíte možná 15–20 % životnosti baterie. Takže sací potrubí musí rozdělovat proud rovnoměrně. Některé společnosti strojí drobné otvory do každé větve. Jiné jen dělají kanály dlouhé a hubené, takže pokles tlaku vynucuje stejný průtok. Lopatkový článek BYD vede chladicí kapalinu podél dlouhého okraje článku namísto spodního-prohlašuje lepší rovnoměrnost.
Chladné počasí je část, o které se v roce 1999 nikdo nemluvil. Při teplotě pod 0 stupňů nemůžete rychle nabíjet nebo pokovujete lithiem a zabijete článek. Takže stejná smyčka, která se nyní ochlazuje, se musí zahřívat. Ohřívač PTC o výkonu 3–5 kW je umístěn v zásobníku nebo hned za čerpadlem. BMS sleduje napětí článků jako jestřáb během předehřívání.
Tlak je obvykle 1–1,5 baru. Udržuje bod varu kolem 115–120 stupňů, takže pokud se článek rozhodne exotermicky, nikdy se vám nestane pára.
Minulý rok jsme v JPL provozovali modul 30{9}}buněk. S ochlazením to šlo z 25 stupňů na 65 stupňů za osm minut při výboji 200 A. Zapněte čerpadlo na 12 l/min a ustálilo se na 38 stupních. Osm minut versus nikdy – proto má nyní každé seriózní balení kapalinové chlazení.
To je základní obrázek. Detaily se mění každý modelový rok, ale fyzika ne.
