Mi az a hűtőrendszer?
James Wong kérdése, Fremont, Kalifornia.
A régi GM{0}}Toyota NUMMI üzemben dolgozom, és most hallottuk, hogy egy nap elektromos autót fogunk építeni. Az emberek folyamatosan az akkumulátor hűtéséről beszélnek. Mi az igazi történet?
Richard Flagan, a Caltech vegyészmérnöki és környezetmérnöki professzora válaszolt.
(Többnyire aeroszolos munkát végzek, de mostanában belerángattak néhány akkumulátorprojektbe a JPL-lel és az autógyárakkal.)
A lítium{0}}ion-csomag meglepően sok hőt termel, amikor megnyomja. Egy 60 kWh-s csomag 3C-os töltéssel 15-20 kW hőt képes leadni. Ez egy kis helyfűtés, amely az autó padlójában fut. Hagyja békén, és a középső cellák elérik a 60 fokot, miközben még mindig próbálja elérni a 80%-os töltöttséget. Az élet gyorsan 45 fok fölé süllyed, ezért ki kell húzni a meleget.
A legtöbb csomag ma már lapos alumínium hűtőlemezeket használ, amelyek vastagsága körülbelül 4–6 mm, belsejében bélyegzett csatornával. Minden két modul közé vagy minden tasaksor alá csúsztat egy tányért. A lemezt vékony hőpaszta réteggel töltik fel a cellák fenekére. A GM Ultium lemezei ilyenek. A Tesla az 18650-es és 2170-es években egy kerek csövet cikcakkban tekercselt-, úgy néz ki, mint a spagetti, jól működik, de nehéz összeszerelni. Az új texasi 4680-as csomag egy szélesebbre hajtogatott szalagot kapott kerek cső helyett. Könnyebb hegeszteni.
A hűtőfolyadék szinte mindig 50/50 víz-glikol a szokásos inhibitorokkal. Egyes versenyautók prototípusai tiszta glikol- vagy akár szilikonolajjal működnek, de ezt senki sem szállítja a vásárlóknak. Az áramlás általában 10-20 liter/perc egy nagy kiszerelésnél. A szivattyú egy kis 400 W-os kefe nélküli, 12 V-on működő cucc. A motorháztető alatt vagy a frankban lakik.
A radiátor az A/C kondenzátor előtt helyezkedik el. Autópályán bőven jut levegőhöz, de egy Superchargerben ülve egy 110 F-os napon Barstowban az elektromos ventilátornak erősen kell húznia. Ez az oka annak, hogy a Tesla néhány évvel ezelőtt hozzáadta a kis polipszelepet,-hogy a hűtő hideg hűtőközeget kölcsönözhessen a kabin klímaköréből, amikor az nagyon meleg.
A hőmérséklet terjedése a gyilkos. Ha a leghidegebb cella 25 fokos, a legmelegebb pedig 40 fok, akkor a csomag ciklusélettartamának 15-20%-át veszítheti el. Tehát a szívócsonknak egyenletesen kell megosztania az áramlást. Egyes cégek minden ágba apró nyílásokat gépelnek be. Mások csak hosszúra és vékonyra teszik a csatornákat, így a nyomásesés egyenlő áramlást kényszerít ki. A BYD pengecella-csomagja a hűtőfolyadékot a cella hosszú szélén, nem pedig az alján vezeti végig-, jobb egyenletességet állít.
A hideg időjárás az a rész, amiről 1999-ben senki sem beszélt. Kb. 0 fok alatt nem lehet gyorsan tölteni, vagy lítium fémlemezzel megöli a cellát. Tehát ugyanaz a hurok, amelyik most hűt, fűteni kell. A 3–5 kW-os PTC fűtőelem a tartályban vagy közvetlenül a szivattyú után helyezkedik el. A BMS úgy figyeli a cellafeszültséget, mint egy sólyom az előmelegítés során.
A nyomás általában 1-1,5 bar. 115-120 fok körül tartja a forráspontot, így soha nem keletkezik gőzzseb, ha egy cella úgy dönt, hogy exoterm lesz.
Tavaly a JPL-nél egy 30{9}}cellás modult futtattunk. Lehűtéssel 25 fokról 65 fokra ment 8 perc alatt 200 A-es kisütésen. Kapcsolja be a szivattyút 12 L/perc sebességgel, és 38 fokon áll be. Nyolc perc a soha szemben – ezért van most minden komoly csomagban folyadékhűtés.
Ez az alapkép. A részletek minden modellévben változnak, de a fizika nem.
