Apakah sistem penyejukan?
Soalan daripada James Wong, Fremont, California.
Saya bekerja di kilang GM-Toyota NUMMI lama di sini dan kami baru mendengar kami akan membina kereta elektrik suatu hari nanti. Orang ramai bercakap tentang penyejukan bateri. Apa cerita sebenarnya?
Dijawab oleh Richard Flagan, Profesor Kejuruteraan Kimia dan Kejuruteraan Alam Sekitar, Caltech.
(Saya melakukan kerja-kerja aerosol kebanyakannya, tetapi saya telah diseret ke dalam beberapa projek bateri dengan JPL dan syarikat-syarikat kereta sejak kebelakangan ini.)
Pek litium-ion menghasilkan jumlah haba yang mengejutkan apabila anda menolaknya. Pek 60 kWh pada cas 3C boleh membuang 15–20 kW haba. Itu adalah pemanas ruang kecil yang berjalan di dalam lantai kereta. Biarkan ia begitu sahaja dan sel tengah mencecah 60 darjah semasa anda masih cuba untuk mendapatkan 80% caj. Kehidupan jatuh dengan cepat melebihi 45 darjah, jadi anda perlu mengeluarkan haba.
Kebanyakan pek kini menggunakan plat sejuk aluminium rata kira-kira 4–6 mm tebal dengan saluran bercop di dalamnya. Anda meluncur satu plat antara setiap dua modul atau di bawah setiap baris kantung. Plat diisi dengan lapisan nipis pes haba terhadap bahagian bawah sel. Plat Ultium GM adalah seperti itu. Tesla pernah menggulung tiub bulat di bawah tahun 18650-an dan 2170-an secara zigzag-kelihatan seperti spageti, berfungsi dengan baik, tetapi sukar untuk dipasang. Pek 4680 baharu di Texas pergi ke reben berlipat yang lebih lebar dan bukannya tiub bulat. Lebih mudah dikimpal.
Bahan penyejuk hampir selalu 50/50 air-glikol dengan perencat biasa. Sesetengah kereta lumba prototaip menggunakan glikol tulen atau minyak silikon, tetapi tiada siapa yang menghantarnya kepada pelanggan. Aliran biasanya 10–20 liter seminit untuk pek besar. Pam adalah benda kecil tanpa berus 400 W yang berjalan pada 12 V. Ia hidup di bawah hud atau di bahagian frunk.
Radiator terletak di hadapan pemeluwap A/C. Pada kelajuan lebuh raya anda mendapat banyak udara, tetapi duduk di Supercharger pada 110 darjah F hari di Barstow, kipas elektrik perlu ditarik kuat. Itulah sebabnya Tesla menambah injap sotong kecil beberapa tahun yang lalu-membolehkan penyejuk meminjam penyejuk sejuk daripada gelung A/C kabin apabila ia benar-benar panas.
Penyebaran suhu adalah pembunuh. Jika sel paling sejuk ialah 25 darjah dan paling panas ialah 40 darjah, anda mungkin kehilangan 15–20 % daripada hayat kitaran pek. Jadi manifold salur masuk perlu membahagikan aliran sama rata. Sesetengah syarikat memasukkan lubang kecil ke dalam setiap cawangan. Yang lain hanya membuat saluran panjang dan kurus jadi penurunan tekanan memaksa aliran yang sama. Pek sel bilah BYD menjalankan penyejuk di sepanjang pinggir panjang sel dan bukannya bahagian bawah-menuntut keseragaman yang lebih baik.
Cuaca sejuk adalah bahagian yang tiada siapa yang bercakap pada tahun 1999. Di bawah kira-kira 0 darjah anda tidak boleh mengecas dengan pantas atau anda menyadur logam litium dan membunuh sel. Jadi gelung yang sama yang menyejukkan sekarang perlu dipanaskan. Pemanas PTC 3–5 kW terletak di dalam takungan atau betul-betul selepas pam. BMS memantau voltan sel seperti helang semasa prapanas.
Tekanan biasanya 1–1.5 bar tolok. Mengekalkan takat didih sekitar 115–120 darjah supaya anda tidak akan mendapat poket wap jika sel memutuskan untuk menjadi eksotermik.
Kami menjalankan modul 30-sel di bangku simpanan tahun lepas di JPL. Dengan penyejukan ia berubah dari 25 darjah kepada 65 darjah dalam lapan minit pada pelepasan 200 A. Hidupkan pam pada 12 L/min dan ia mendap pada 38 darjah . Lapan minit berbanding tidak pernah-itu sebabnya setiap pek yang serius mempunyai penyejukan cecair sekarang.
Itulah gambaran asas. Butiran berubah setiap tahun model, tetapi fizik tidak.
