أخبار EVsالبطاريات

تطورات جديدة ذكية في بطارية Tesla Model S Plaid

التطورات الجديدة تجعل حزمة تبريد الخلية الأسطوانية مثالية في بطارية Tesla Model S Plaid

لقد مرت حزمة بطارية Tesla Model S Plaid بتطور كبير. كانت الحزمة الأصلية عرضة لارتفاع درجة الحرارة في سباقات المضمار خفيف الوزن ولا يمكنها تحمل مستويات طاقة الشحن V2. نظرة واحدة على تفاصيل العبوة الأصلية سنجد أنه كان يحتوي على أنبوب تبريد واحد فقط لكل وحدة.

بطارية Tesla Model S Plaid تحتوي على  16 وحدة إجمالية بها 7104 خلية ، وهذا يعني أن وحدة واحدة بها 444 خلية تم تبريدها جميعًا بواسطة أنبوب تبريد على شكل شريط يشق طريقه عبر الوحدة. طبعا هذا عدد كبير من الخلايا كان يتم تبريدها بأنبوب اسطواني واحد! , وبالتالي لا عجب أنها كانت تسخن.

انخفاض عدد الخلايا المبردة للربع

عندما خرج P100D ، كسرت Tesla أنبوب التبريد الواحد إلى أنبوبين. زادت الشركة أيضًا بشكل طفيف من عدد الخلايا في العبوة ، لكن عدد الخلايا المبردة بواسطة أنبوب واحد انخفض بعامل اثنين تقريبًا (258 مقابل 444).

الآن ، في بطارية Tesla Model S Plaid، نرى انخفاضًا آخر في عدد الخلايا لكل أنبوب (تقريبًا) بمقدار 2 إلى 144 خلية يتم تبريدها بأنبوب اسطواني واحد . تمت إعادة تصميم Plaid بالكامل ليس فقط لجعله أسهل في الإنتاج ، ولكن أيضًا ، والأهم من ذلك كله ، للتعامل مع الزيادة الهائلة في طرد الحرارة. خفضت Tesla عدد الوحدات في العبوة إلى 5 من 16.

الحزمة الجديدة

فإن الحزمة الجديدة بالتأكيد ليست حزمة هيكلية مثل الموديل Y الجديد وستكون Cybertruck كذلك. إنه يشبه إلى حد كبير التصميم الأصلي للطراز 3 ، مع وحدات فردية عبارة عن قطعة صلبة واحدة من الخلايا مرتبطة ببعضها البعض مع مادة تعمل كراتنج ولها خصائص تثبيط الحريق.

ومع ذلك ، لا نعرف ما إذا كانت Tesla تستخدم نفس تقنية التجميع مثل وحدات النموذج 3 ، حيث يتم لصق “أشرطة” الخلايا على الأنبوب أولاً ثم يتم تجميعها في الوحدة النمطية. واجه Tesla مشاكل في تشغيل نظام “bandolier” في البداية وكان معدل رفضه مرتفعًا.

 

أنبوب تبريد ثنائي التمريرات (يسمى U-Flow )

تم ذكر أنبوب التبريد ثنائي المسار U-Flow في كل من تطبيق براءات الاختراع “نظام تخزين الطاقة المتكامل” حيث يدخل سائل تبريد الجليكول في أنبوب التبريد في الأعلى ، ويقوم بتمرير طولي ، ويقوم بالدوران على شكل حرف U ، ويعود إلى قاع أنبوب التبريد نفسه. تعتمد طريقة التحكم في نظام التبريد على درجة حرارة الخلية القصوى ، وليس المتوسط. إذا كان الانتشار من الأعلى إلى المنخفض على الخلايا هو 7 درجات فهرنهايت بتمريرة واحدة ، فإن ترتيب U-Flow الجديد يسوي درجة الحرارة ، ويتم تقليل درجة الحرارة القصوى بمقدار 3.5 درجة. يتيح ذلك مزيدًا من الطاقة قبل الوصول إلى حد درجة الحرارة أثناء الشحن ، والمزيد من الطاقة على المسار. نحن نقدر زيادة تقريبية بنسبة 10٪.

مع تمريرين ، تختبر كل خلية التبريد من كلا المسارين. تحصل “الخلية الأولى” على أبرد جلايكول في نصف الخلية وأسخن جلايكول في النصف الآخر. الخلية الأخيرة ، قبل الدوران ، تحصل على جلايكول متوسط ​​درجة الحرارة في كلا النصفين. دلتا T “متوسط” من خلية إلى جليكول ، مع أخذ كلا التمريرين في الاعتبار ، هي نفسها لكل خلية. بافتراض أن الجزء الخارجي للخلية يمكن أن يكون لديه موصلية كافية “لتسوية” التبريد داخل الخلية ، فإن التأثير الصافي هو أن جميع الخلايا تحصل على نفس تأثير التبريد ويتم تبريدها بنفس درجة الحرارة.

للحفاظ على نفس سرعة تدفق المبرد ، يمكنك قطع التدفق إلى النصف ومضاعفة سائل التبريد جليكول من الداخل إلى الخارج. نفس نقل الحرارة الإجمالي على نفس المنطقة الكلية. يجب أن تولد المضخة ضعف الضغط ونصف معدل التدفق لكل انبوب U، لذلك يتم تغيير حجمها.

التبريد بأنبوب U أفضل

نستخدم هذا التأثير ذي التمريرين طوال الوقت في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).tuk] تمرير الجليكول في ملفات التسخين أو التبريد ، سيكون كل الهواء الذي يمر عبر الملف يتم تسخينه أو تبريده بنفس الطريقة. هذا يضمن تسخين اللوح بالكامل بالتساوي وعدم وجود بقع “ساخنة” أو باردة.

تتميز لوحات التبريد الخاصة بوحدة فورد موستانج Mach-E بنمط مشابه ذي مسارين. يرتفع الجليكول على طول جانب واحد من الوحدة ، ويلامس نصف كل خلية ، ثم ينحني ويعود على طول الجانب الآخر من الوحدة ، مما يؤدي إلى تبريد النصف الآخر من كل خلية.

تقوم لوحة Hyundai بنفس الشيء ، باستثناء أنه بدلاً من لوحات الوحدة الفردية ، فإنها تفعل ذلك بلوحة واحدة باستخدام أنبوب علي شكل U لممر واحد للخارج للاتصال بنصف كل خلية ثم مضاعفتها مرة أخرى ، على غرار الطريقة التي نقوم بها بأنابيب تسخين البلاطة.

 

محاذاة أنابيب التبريد مع مجموعات الخلايا المتوازية

تدعي Tesla أن الميزة الأساسية لقناة “U-FLOW” هذه هي أنها تحافظ على كل خلية داخل “لبنة” واحدة في نفس درجة الحرارة ، مما يضمن أن كل خلية داخل هذا الطوب لها نفس المقاومة الداخلية والجهد الحراري تمامًا. سيكون هذا خاصًا بالوحدة النمطية الجديدة للنموذج S ، حيث تتكون “وحدات البناء” الخاصة بالوحدة من 72 خلية ، تعمل جميعها في سطر واحد بشكل جانبي من جانب واحد من الحزمة إلى جانب آخر.

 

مع 22 صفًا من الخلايا ، تحتوي كل وحدة على 22 “صف ” و 11 أنبوبا على شكل U . من خلال تشغيل قناة تدفق “U” واحدة لكل لبنة ، ستكون جميع الخلايا البالغ عددها 144 خلية في هذين  الصفين في نفس درجة الحرارة تمامًا. إذا قام Tesla بتشغيل أنبوب أحادي التمرير بنفس التوجيه الجانبي ، فإن الخلية الأولى في صف التبريد الجليكولي ستكون أكثر برودة بكثير من الخلية الأخيرة ، وسيكون للخلايا الأولى والأخيرة جهد داخلي مختلف ، مما يؤدي إلى تكوين “حراريًا- تدرجات جهد لبنة متوازية مستحثة “تدفقات تيار غير متوازنة ، ودرجات حرارة غير متساوية ، مما يؤثر على سرعة الشحن الفائق

 

يوجد في أحد النماذج داخل كل قناة تبريد قسم “إمداد” و “رجوع” منفصل ، يُعرف أيضًا باسم “U-FLOW” ، والذي يمكن استخدامه لهدم تدرجات الجهد لبنة متوازية المستحثة حراريًا والتي تؤثر سلبًا على الأداء من خلال التوازن الحالي وحدود درجة الحرارة الفائقة. يمكن أيضًا استخدام ترتيب “U-FLOW” لتقليل حجم العبوة العلوية لمصفوفة الخلايا عن طريق دمج / تداخل المكونات الضخمة / الواجهات بشكل أكثر كفاءة على طول جانب واحد من صفيف الخلية. فائدة أخرى لدمج الواجهات الهيدروليكية في وجه مشترك من مجموعة الخلايا هي تقليل واجهات الختم التي سيتم تضمينها في حاوية الراتنج (نقاط التسرب المحتملة) والتي قد تؤدي أيضًا إلى تسهيل تغليف مكونات إلكترونيات القياس والاستشعار القريبة.

 

لذلك ، كان مفهوم U-FLOW ضروريًا لجعل تصميم الوحدة الجديدة لبنة الخلية يعمل. تم تصميم كل من نموذج 3 / Y 2170 و 4680 حزمة لتشغيل الانابيب طوليًا ، لكن كل انبوبة يمر عبر 23-25 ​​خلية ، وبالتالي فإن التدرج الحراري الأقصى في كل لبنة هو حوالي 4٪ فقط .

 

لذلك يبدو أن “تدرج الجهد المتوازي الداخلي” ضئيل ، وقرر تسلا أنه يمكن أن يستمر مع الثعبان الأبسط أحادي التمرير لحزمة خلية 4680 الجديدة ، على الرغم من أنه يخلق بعض الاختلافات في درجة حرارة الخلية التي تؤثر سلبًا على السرعة القصوى للشحن الفائق. يظهر النموذج القديم S مع أنابيب التبريد المنحرفة ومجموعات الخلايا المتوازية في الشكل 10. اختلال المحاذاة واضح.

 

حزمة بطارية Tesla Model S Plaid الجديدة هي “حزمة الخلية الأسطوانية المثالية” من وجهة نظر الإدارة الحرارية. أقصى مساحة تلامس للوحة من خلية إلى جليكول لكل ساعة في الساعة مع مقاومة حرارية منخفضة من خلية إلى كل صف من صفوف البطارية . يضمن التدفق ثنائي المسار درجات حرارة تبريد متساوية لكل خلية. يضمن الحد الأقصى لمعدلات الشحن / التفريغ الآمنة والحد الأدنى من تدرجات الجهد داخل الخلية.

 

المصدر :

https://insideevs.com/news/566047/tesla-models-clever-battery-advancements/

أقرأ ايضا :

اشتعال “Tesla Model S Plaid” يفتح النيران على إيلون ماسك (صور)

بالفيديو.. سيارة Tesla Model X Plaid في اختبار مع الشاحنة الكهربائية Tesla Semi

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى