Mfumo wa baridi ni nini?
Swali kutoka kwa James Wong, Fremont, California.
Ninafanya kazi katika kiwanda cha zamani cha GM-Toyota NUMMI hapa na tumesikia kwamba tutaunda gari la umeme siku moja. Watu wanaendelea kuzungumza juu ya kupoeza kwa betri. Hadithi ya kweli ni nini?
Imejibiwa na Richard Flagan, Profesa wa Uhandisi wa Kemikali na Uhandisi wa Mazingira, Caltech.
(Mimi hufanya kazi ya erosoli mara nyingi, lakini nimevutwa kwenye miradi kadhaa ya betri na JPL na kampuni za magari hivi majuzi.)
Kifurushi cha ioni cha lithiamu-hutengeneza kiasi cha joto cha kushangaza unapokisukuma. Kifurushi cha kWh 60 kwa chaji ya 3C kinaweza kumwaga kW 15–20 za joto. Hiyo ni heater ndogo ya nafasi inayoendesha ndani ya sakafu ya gari. Wacha na seli za kati zifikie digrii 60 wakati bado unajaribu kupata malipo ya 80%. Maisha hupungua haraka zaidi ya digrii 45, kwa hivyo lazima utoe joto.
Vifurushi vingi sasa vinatumia bamba baridi za alumini tambarare kuhusu unene wa mm 4–6 na chaneli iliyobandikwa ndani. Unatelezesha sahani moja kati ya kila moduli mbili au chini ya kila safu ya kijaruba. Sahani imejaa safu nyembamba ya kuweka mafuta dhidi ya chini ya seli. Sahani za Ultium za GM ziko hivyo. Tesla alikuwa akipeperusha bomba la duara chini ya miaka ya 18650 na 2170 kwenye zigzag-inayoonekana kama tambi, inafanya kazi vizuri, lakini ni chungu kukusanyika. Kifurushi kipya cha 4680 huko Texas kilienda kwa utepe mpana uliokunjwa badala ya bomba la duara. Rahisi kulehemu.
Kipozaji huwa karibu kila mara 50/50 maji-glikoli na vizuizi vya kawaida. Baadhi ya magari ya mbio za mfano hutumia glikoli safi au hata mafuta ya silikoni, lakini hakuna mtu anayeisafirisha kwa wateja. Kawaida mtiririko ni lita 10-20 kwa dakika kwa pakiti kubwa. Pampu ni kitu kidogo cha 400 W kisicho na brashi kinachoendesha 12 V. Inaishi chini ya kofia au kwenye frunk.
Radiator inakaa mbele ya kiboreshaji cha A/C. Kwa mwendo wa kasi ya barabara kuu unapata hewa ya kutosha, lakini ukikaa kwenye Supercharger kwa siku ya digrii 110 F huko Barstow, feni ya umeme lazima ivute kwa nguvu. Ndiyo maana Tesla aliongeza vali ndogo ya pweza miaka michache iliyopita-huruhusu mtunza baridi kuazima jokofu kutoka kwa kitanzi cha A/C cha kabati kukiwa na joto kali.
Kuenea kwa joto ni muuaji. Ikiwa seli baridi zaidi ni digrii 25 na joto zaidi ni digrii 40, unaweza kupoteza labda 15-20% ya maisha ya mzunguko wa pakiti. Kwa hivyo njia nyingi za kuingiza lazima zigawanye mtiririko sawasawa. Makampuni mengine hutengeneza miinuko midogo katika kila tawi. Wengine hufanya tu chaneli kuwa ndefu na nyembamba ili kushuka kwa shinikizo kulazimisha mtiririko sawa. Kifurushi cha seli ya blade ya BYD huendesha kipozezi kwenye ukingo mrefu wa kisanduku badala ya madai ya chini-ya kufanana zaidi.
Hali ya hewa ya baridi ni sehemu ambayo hakuna mtu aliyeizungumzia mwaka wa 1999. Chini ya digrii 0 huwezi kuchaji haraka au kubatilisha chuma cha lithiamu na kuua seli. Kwa hivyo kitanzi kile kile kinachopoa sasa lazima kiwe na joto. Hita ya PTC ya 3–5 kW inakaa kwenye hifadhi au kulia baada ya pampu. BMS hutazama voltage za seli kama mwewe wakati wa joto la awali.
Shinikizo ni kawaida 1-1.5 bar gauge. Huweka kiwango cha mchemko juu karibu digrii 115-120 ili usiwahi kupata mifuko ya mvuke ikiwa seli itaamua kwenda kwenye joto kali.
Tuliendesha moduli ya seli 30-kwenye benchi mwaka jana katika JPL. Kwa kupoa ilitoka digrii 25 hadi digrii 65 kwa dakika nane kwa kutokwa kwa 200 A. Washa pampu saa 12 L/min na ikatulia kwa digrii 38. Dakika nane dhidi ya kamwe-ndiyo maana kila pakiti kubwa ina baridi ya kioevu sasa.
Hiyo ndiyo picha ya msingi. Maelezo hubadilika kila mwaka wa mfano, lakini fizikia haibadilishi.
