Што такое сістэма астуджэння?
Пытанне ад Джэймса Вонга, Фрэмонт, Каліфорнія.
Я тут працую на старым заводзе GM-Toyota NUMMI, і мы толькі што пачулі, што калі-небудзь збіраемся вырабляць электрамабіль. Людзі працягваюць гаварыць пра астуджэнне батарэі. Якая сапраўдная гісторыя?
Адказвае Рычард Флэган, прафесар хімічнай інжынерыі і інжынерыі навакольнага асяроддзя Каліфарнійскага тэхналагічнага інстытута.
(У асноўным я працую з аэразолямі, але апошнім часам мяне ўцягнулі ў некалькі праектаў па акумулятарных батарэях з JPL і аўтамабільнымі кампаніямі.)
Літый-іённы пакет выдзяляе дзіўную колькасць цяпла, калі вы націскаеце на яго. Агрэгат магутнасцю 60 кВт/гадз пры тэмпературы зарада 3C можа аддаваць 15–20 кВт цяпла. Гэта невялікі абагравальнік, які працуе ў падлозе аўтамабіля. Пакіньце яго ў спакоі, і сярэднія ячэйкі дасягнуць 60 градусаў, пакуль вы ўсё яшчэ спрабуеце дасягнуць 80% зарада. Тэмпература жыцця хутка падае вышэй за 45 градусаў, таму вам трэба выцягнуць цяпло.
У большасці пакетаў цяпер выкарыстоўваюцца плоскія алюмініевыя халодныя пласціны таўшчынёй каля 4–6 мм са штампаваным каналам унутры. Вы прасоўваеце адну пласціну паміж кожнымі двума модулямі або пад кожным шэрагам мяшкоў. Пласціна заліваецца тонкім пластом термопасты на дно ячэек. Пласціны Ultium ад GM такія. Раней Tesla намотваў круглую трубку пад 18650-я і 2170-я гады зігзагам-выглядае як спагецці, працуе нармальна, але збіраць яе няпроста. Новы пакет 4680 у Тэхасе перайшоў на больш шырокую складзеную стужку замест круглай трубкі. Лягчэй зварваць.
Астуджальная вадкасць амаль заўсёды ўяўляе сабой ваду-гліколь 50/50 са звычайнымі інгібітарамі. Некаторыя прататыпы гоначных аўтамабіляў працуюць на чыстым гліколі ці нават на сіліконавым алеі, але ніхто не пастаўляе іх кліентам. Паток звычайна складае 10-20 літраў у хвіліну для вялікай пачкі. Помпа - гэта невялікая бесщеточная штука на 400 Вт, якая працуе ад 12 В. Яна знаходзіцца пад капотам або ў багажніку.
Радыятар знаходзіцца перад кандэнсатарам кандыцыянера. На хуткасці па аўтастрадзе вы атрымліваеце шмат паветра, але калі вы сядзіце каля нагнетальніка ў дзень пры тэмпературы 110 градусаў F у Барстаў, электрычны вентылятар павінен моцна цягнуць. Вось чаму кампанія Tesla дадала невялікі клапан-васьмінога некалькі гадоў таму-, які дазваляе ахаладжальніку пазычаць халодны хладагент з контуру кандыцыянавання салона, калі вельмі горача.
Перапад тэмператур - забойца. Калі самая халодная камера мае тэмпературу 25 градусаў, а самая гарачая - 40 градусаў, вы страціце, магчыма, 15–20 % тэрміну службы пакета. Такім чынам, уваходны калектар павінен раўнамерна размяркоўваць паток. Некаторыя кампаніі апрацоўваюць малюсенькія адтуліны ў кожнай галінцы. Іншыя проста робяць каналы доўгімі і вузкімі, каб падзенне ціску забяспечвала роўны паток. Камплект лопасцей камеры BYD накіроўвае астуджальную вадкасць уздоўж доўгага краю камеры замест ніжняй часткі-для лепшай аднастайнасці.
Халоднае надвор'е - гэта тая частка, пра якую ніхто не казаў у 1999 годзе. Пры тэмпературы ніжэй за 0 градусаў вы не можаце хутка зарадзіць або вы зараджаеце металічны літый і забіваеце клетку. Такім чынам, тая самая пятля, якая цяпер астывае, павінна награвацца. PTC-награвальнік магутнасцю 3–5 кВт усталяваны ў рэзервуары або адразу пасля помпы. BMS сочыць за напругай клетак, як ястраб, падчас папярэдняга нагрэву.
Звычайна ціск складае 1-1,5 бара. Падтрымлівае тэмпературу кіпення каля 115–120 градусаў, таму вы ніколі не атрымаеце паравых кішэняў, калі клетка вырашыць стаць экзатэрмічнай.
У мінулым годзе мы правялі 30-ячэйкавы модуль на лаўцы JPL. Пры астуджэнні ён падняўся з 25 градусаў да 65 градусаў за восем хвілін пры разрадзе 200 А. Уключыце помпа на 12 л/хв, і ён усталюецца на 38 градусаў. Восем хвілін супраць ніколі - вось чаму кожны сур'ёзны пакет цяпер мае вадкаснае астуджэнне.
Гэта асноўная карціна. Дэталі мяняюцца кожны мадэльны год, але фізіка - не.
