Mikä on jäähdytysjärjestelmä?
Kysymys James Wongilta, Fremont, Kalifornia.
Työskentelen täällä vanhassa GM{0}}Toyota NUMMI -tehtaassa ja kuulimme juuri, että aiomme rakentaa sähköauton jonain päivänä. Ihmiset puhuvat jatkuvasti akun jäähdytyksestä. Mikä on todellinen tarina?
Vastasi Richard Flagan, kemiantekniikan ja ympäristötekniikan professori, Caltech.
(Teen enimmäkseen aerosolityötä, mutta olen viime aikoina vetäytynyt pariin akkuprojektiin JPL:n ja autoyhtiöiden kanssa.)
Litium{0}}ionipakkaus tuottaa yllättävän paljon lämpöä, kun sitä painetaan. 60 kWh:n pakkaus 3C latauksella voi purkaa 15–20 kW lämpöä. Se on pieni tilanlämmitin, joka pyörii auton lattian sisällä. Jätä se rauhaan ja keskimmäiset kennot osuvat 60 asteeseen, kun yrität edelleen päästä 80 % lataukseen. Elämä putoaa nopeasti yli 45 asteen, joten sinun täytyy vetää lämpö pois.
Useimmissa pakkauksissa käytetään nykyään litteitä, noin 4–6 mm paksuja alumiinikylmälevyjä, joiden sisällä on leimattu kanava. Liu'utat yhden levyn kahden moduulin väliin tai jokaisen pussirivin alle. Levy täytetään ohuella kerroksella lämpötahnaa kennojen pohjaa vasten. GM:n Ultium-levyt ovat sellaisia. Tesla kelaili 18650- ja 2170-luvuilla pyöreää putkea siksak{8}}näyttää spagettia, toimii hyvin, mutta sen kokoaminen on tuskaa. Uusi 4680-pakkaus Texasissa meni leveämpään taitettuun nauhaan pyöreän putken sijaan. Helpompi hitsata.
Jäähdytysneste on lähes aina 50/50 vesi-glykolia ja tavallisia inhibiittoreita. Jotkut kilpa-autojen prototyypit käyttävät puhdasta glykolia tai jopa silikoniöljyä, mutta kukaan ei toimita sitä asiakkaille. Suurin pakkauksen virtaus on yleensä 10-20 litraa minuutissa. Pumppu on pieni 400 W harjaton 12 V jännitteellä toimiva pumppu. Se asuu konepellin alla tai laatikossa.
Patteri sijaitsee ilmastointilaitteen lauhduttimen edessä. Moottoritien nopeudella saat runsaasti ilmaa, mutta Superchargerin ääressä istuen 110 asteen päivänä Barstowissa sähkötuulettimen täytyy vetää kovaa. Siksi Tesla lisäsi muutama vuosi sitten pienen mustekalaventtiilin,-antaa jäähdyttimen lainata kylmää kylmäainetta ohjaamon ilmastointipiiristä, kun se on todella kuuma.
Lämpötilan leviäminen on tappaja. Jos kylmin kenno on 25 astetta ja kuumin 40 astetta, menetät ehkä 15–20 % pakkauksen elinkaaresta. Joten imusarjan on jaettava virtaus tasaisesti. Jotkut yritykset koneistavat pieniä aukkoja jokaiseen haaraan. Toiset vain tekevät kanavista pitkiä ja ohuita, joten painehäviö pakottaa tasaisen virtauksen. BYD:n teräkennopaketti ohjaa jäähdytysnesteen kennon pitkää reunaa pitkin alaosan sijaan-väittää parempaa yhtenäisyyttä.
Kylmä sää on se osa, josta kukaan ei puhunut vuonna 1999. Noin 0 asteen alapuolella et voi ladata nopeasti tai levyt litiummetallia ja tappaa solun. Joten saman silmukan, joka jäähtyy, on nyt lämmitettävä. Säiliössä tai heti pumpun jälkeen on 3–5 kW PTC-lämmitin. BMS tarkkailee kennojen jännitteitä kuin haukka esilämmityksen aikana.
Paine on yleensä 1-1,5 baaria. Pitää kiehumispisteen noin 115–120 asteessa, joten et koskaan saa höyrytaskuja, jos kenno päättää muuttua eksotermiseksi.
Käytimme 30-solumoduulia viime vuonna JPL:ssä. Jäähtyessä se nousi 25 astetta 65 asteeseen kahdeksassa minuutissa 200 A:n purkauksella. Käynnistä pumppu 12 l/min ja se asettui 38 asteeseen. Kahdeksan minuuttia versus ei koskaan – siksi jokaisessa vakavassa pakkauksessa on nyt nestejäähdytys.
Siinä se peruskuva. Yksityiskohdat muuttuvat joka vuosi, mutta fysiikka ei.
