Kako je usavršen paket baterija kod Tesla Modela S Plaid

Povezane objave

• Budućnost materijala koji predstavljaju alternativu plastici 21/10
• Merkur, planeta najbliža Suncu na sebi ima naslage leda 23/03
• Kafa kao društvena norma 23/04

Paket baterija Tesle Modela S je prošao kroz temeljnu evoluciju.

Prva varijanta je bila sklona pregrevanju prilikom brzih sprinteva i nije tolerisala V2 nivo punjenja. Sve što je trebalo uraditi je modifikovati rashladne cevi na svakom modulu.

Ukupno je bilo 16 modula sa 7104 ćelije, što znači da jedan modul posedovao 444 ćelije, gde se sve hlade uz pomoć instalacije u vidu trake, koja se provlači kroz module. To je veliki broj ćelija u jednom prolazu, tako da nije čudo što se baterija pregrevala.

Kada je izašao P100D, u Tesli su rashladnu instalaciju podelili u dve. Takođe je neznatno povećan broj ćelija u paketu, ali je broj ćelija hlađenih u jednom prolazu smanjen gotovo dvostruko, 258 naspram prethodnih 444.

Sada, u Plaidu, vidimo drugačuju redukciju u broju hlađenih ćelija po cevi – 144. Kod Plaida je izvršen potpuni reinženjering, ne samo da bi baterija bila jednostavnija za proizvodnju, već u najvećoj meri iz razloga da se izbori s ogromnim povećanjem potrebe za izvlačenjem toplote. Tesla je smanjio broj modula u paketu sa 16 na 5. Setimo se dvostrukog svežnja  modula napred u starom Modelu S. Njega više nema, a taj prostor sada zauzima elektronika.

Dakle, novi paket nije strukturalan kao što će biti kod novog Modela Y i Cybertrucka. Više podseća na dizajn kod prvobitnog Modela 3, s individualnim modulima koji čine jedan čvrst skup ćelija povezanih materijalom s karakteristikama smole i sposobnošću usporavanja požara.

Međutim, ne znamo da li Tesla koristi istu tehniku sklapanja kao što je slučaj kod Modela 3, gde su „redenici“ ćelija zalepljeni za cev, a zatim uklopljeni u modul. U kompaniji su u početku imali problem s funkcionisanjem sistema „redenika“, s visokom stopom odbacivanja.

Rashladna U-Flow instalacija u dva prolaza se pominje i u patentnoj aplikaciji „Integrisani sistem za skladištenje energije“ i poziva se na 3:30 u Ingeenirix YouTube videu „Tesla Model S Plaid Battery Torn Open“. Glikolna rashladna tečnost ide u rashladnu cev na vrhu, pravi uzdužni prolaz, okreće se i vraća na dno krozi istu rashladnu cev.

Način na koji se ovaj rashladni sistem kontroliše, baziran je na maksimalnoj temperaturi ćelije, ne prosečnoj. Ako je raspon od visoke do niske u ćelijama 7 stepeni s jednim prolazom, novi U-Flow aranžman izjednačava temperaturu, a maksimalna se smanjuje za 3,5 stepeni. Ovo omogućava više snage, pre nego se dostigne temperaturna granica tokom punjenja. Procenjeno povećanje iznosi približno 10 odsto.

Sa sistemom dvostrukog prolaza, svaka ćelija se rashlađuje iz oba smera. „Prva ćelija“ dobija najhladniji glikol na prvoj polovini i najtopliji na drugoj. Poslednja ćelija, pre okreta, dobija glikol srednje temperature na obe polovine. „Prosečan“ delta T, od ćelije do glikola, uzimajući u obzir oba prolaza, isti je za svaku ćeliju. Pod pretpostavkom da spoljašnja obloga ima dovoljnu provodljivost da „izjednači“ hlađenje unutar ćelije, neto efekat je da sve ćelije dobijaju istu količinu hlađenja, odnosno hlade se na istoj temperaturi.

Da biste zadržali istu brzina strujanja kroz vijugav tok, prepolovite protok i udvostručite delta T glikola od ulaza do izlaza. Dobijamo isti ukupni prenos toplote preko iste ukupne površine. Pumpa mora da generiše dvostruko veći pritisak i polovinu stope protoka po prolazu, tako da je drugačijih dimenzija.

Ovo takođe utiče na to kako je rashladni uređaj dizajniran – manji protok, veći delta T, što znači više serijskog protoka od ploče do ploče i manje paralelnog protoka. Ovo se obično radi s utisnutim unutrašnjim kanalima prolaza. Ne biste videli bilo kakvu promenu u spoljašnjem obliku ili veličini hladnjaka, koji hladi glikol koji prolazi kroz paket baterija i prenosi toplotu iz ćelija.

Rashladne ploče kod Ford Mustanga Mach-E modula imaju sličan obrazac s dva prolaza. Glikol ide gore duž jedne strane modula, dodirujući polovinu svake ćelije, zatim se savija i vraća duž druge strane modula, hladeći drugu polovinu svake ćelije.

Hyundaijeva ploča radi istu stvar, osim što umesto pojedinačnih ploča modula, to radi s jednom pločom, koristeći složeno izvlačenje jednog prolaza, da bi se došlo u kontakt s polovinom svake ćelije, a zatim se udvostručilo, slično kao što radimo s cevima za grejanje.

LG je pokušao isto da uradi s Chevrolet Boltom EV, ali je „zabrljao“ i postavio vijugave prolaze na pogrešan način, tako da su neke ćelije u svakom od modula dobijale sav hladan glikol, a druge vreo. Svaki model je u celini imao ravnomerno hlađenje, ali to morate da dobijete na nivou ćelije, ne na nivou modula.

Dakle, paket kod novog Modela S je „savršen cilindričan paket baterija“ sa stanovišta toplotnog menadžmenta. Maksimalna kontaktna površina između ćelije i glikol ploče po wH s niskim toplotnim otporom između ćelija i ploča, s protokom u dva prolaza obezbeđuje ujednačenu temperaturu hlađenja za svaku ćeliju. Na ovaj način se obezbeđuje maksimalna bezbedna brzina punjenja/pražnjenja i minimalne gradijente napona unutar ćelije.