В современном электромобиле, пожалуй, самым важным элементом конструкции является его аккумуляторный блок. От его состояния зависит эффективность работ всех систем автомобиля. Даже с электромоторами нет, каких бы то ни было, особых сложностей. Их производят уже более ста лет, со временем они становятся всё более компактными, лёгкими, и энергоэффективными. Но электроэнергию в электромобили им даёт аккумулятор.
Современный литиевый аккумуляторный элемент вещь довольно-таки капризная. Его нельзя переохлаждать или наоборот, перегревать, так как от этого зависит диапазон действия электромобиля на одной зарядке в конкретное время, и в целом время работоспособности самого аккумуляторного блока. Поэтому одной из важнейших задач является эффективная терморегуляция батареи. И вот в этом элементе конструкции есть несколько вариантов решения поставленной выше задачи.
Варианты терморегуляции батарей электромобилей
В настоящее время используемые автопроизводителями электромобилей технологий терморегуляции батарей можно условно поделить на три основных вида:
1. вариант Tesla — терморегуляция по средствам конструктивных элементов, по которым проходит охлаждающая жидкость
2. вариант Nissan — воздушное охлаждение, и применение подогревающих элементов
3. вариант Faraday Future — иммерсионное охлаждение: полное погружение элементов батарей в диэлектрическое масло «охладитель-антифриз»
Сейчас я более подробно остановлюсь на схеме Faraday Future, так как первые два варианта рассматривались очень часто, и особого секрета там уже нет. Трудно на самом деле предположить произойдут ли какие-либо изменения в технологиях терморегуляции батареи в ближайшие годы, в связи с презентацией Илоном Маском нового аккумулятора на Tesla Battery Day — новая химия, новая технология катода и анода. Соответственно это изменит показатели нагрева и теплоотдачи. Всё это дело ближайших, как я думаю, пяти лет. По любому терморегуляция батареи будет взаимосвязана с охлаждением электромотора, и с климатической системой автомобиля.
Иммерсионное охлаждение: схема от Faraday Future — полностью погруженный в жидкость аккумулятор
FF с момента своего создания в 2014 году компания решила применить в своём электромобили все самые передовые технологии. Это касается, в том числе и аккумуляторного блока, который является важнейшим элементом архитектуры платформы Variable Platform Architecture (VPA). Необходимо было создать наилучшие рабочие условия для 7000 элементов аккумулятора, для большей выходной эффективности.
Используемые сейчас в большинстве своём элементы наилучшим образом работают при температуре около 25°C. А аккумуляторы при работе, при зарядке нагреваются, бывает, что на 10-20, то и все 30°C. И это, как вы понимаете, не оптимальный температурный режим. То же относится и к переохлаждению, особенно в зимние морозы. Поэтому, чтобы убедиться в надёжности выбранного решения, тестовые экземпляры FF 91 проходили испытания в различных климатических условиях, от испепеляющей жары в пустыне, до канадских арктических областей, а так же на гонках Pikes Peak International Hill Climb.
Что же такого придумали в Faraday Future для обеспечения оптимального температурного режима? Была разработана, запатентована, и применена схема, по которой аккумуляторные элементы полностью погружались в охлаждающую жидкость. Кстати, эта схема позволила в примерно одинаковый с «одноклассниками» объём поставить больше аккумуляторных элементов, увеличив тем самым ёмкость батареи. Ведь те, кто используют другую систему охлаждения, к примеру, Tesla, проводят между аккумуляторными сборками пластины-трубки, заполненные антифризом, а это не малый объём внутри компактного блока.
И вот, избавившись от патрубков охлаждения, объём аккумуляторного блока был заполнен специальной жидкостью. Это необычный антифриз, это диэлектрическое, не горючее масло с отличными тепловыми свойствами. Это что-то примерно похожее по своим свойствам с непроводящей электричество жидкость Novec 7200 Engineered Fluid, созданной компанией «3M» для отвода тепла в суперкомпьютерах.
Такая технология обеспечивает превосходную теплопередачу, и однородность температуры внутри блока. И соответственно это позитивно влияет на все остальные характеристики элементов батареи, увеличиваю её срок службы. Так же эта теплоотводящая жидкость играет своего рода роль антивибрационного элемента.
У каждой технологии есть свои плюсы и минусы. Здесь мы видим более равномерный теплоотвод, с одновременным увеличением ёмкости блока в целом. Остаётся вопрос насколько эта система будет надёжна и ремонтопригодна. Что лучше — блок-аквариум или радиаторные пластины-трубки?
P.S.
Подобную погружную технологию при создании своего аккумуляторного блока использует компания Curtiss Motor Company для своего электрического мотоцикла Curtiss 1. В электромобиле эта схема так же использовалась при создании спорткара Miss R, компании XING Mobility.
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
