Как точно работи термалната система за батерията на електрическия Hyundai Kona

martin@ecars.bg · January 26, 2019

Как точно работи термалната система за батерията на електрическия Hyundai Kona

By martin@ecars.bg Технологии 27 Comments

В този блог: Подробно разяснение за снабдената с три под-кръга термална система на Kona.

Електромобилните технологии се развиват много бързо и сред технологичния напредък все по-голямо значение придобива термалното управление на различните компоненти. Още повече предвид увеличаващия се капацитет на батериите и мощността на DC зарядните станции.

Досега електро моделите на Hyundai използваха въздушно охлаждане с вентилатор, който вкарва въздух от купето в компонентите на задвижващата електрическа система. При Hyundai Kona, обаче, охлаждането е течно и вече имаме представа как работи системата, от подробен материал на колегите от electricrevs.

Интересно е, например, как се охлаждат електромоторът и силовата електроника. Дали чрез собствена система или споделено от охлаждането на батерията? Съответно, как са нещата в (много) студено време? Има отговори на тези въпроси.

Още миналата година на изложението в Женева Hyundai показа част от вътрешността на батерията на Kona, от което стана ясно, че всяка клетка (тип “плик”) е поместена в носеща рамка. Електрическата връзка отгоре и отдолу на една от рамките показва как три клетки са свързани паралелно, оформящи група.

Клетките са на LG с NMC 622 химически състав, което означава 60 процента никел, 20 процента манган и 20 процента кобалт. Клетките на KIA e-Niro са сходни, но в духа на диверсификацията, идват от друга южно корейска компания – SK Innovation. Автопроизводителите полагат усилия да не са зависими от един доставчик, а и KIA от самото начало работеше с SK.

Като цяло, в батерийния пакет на Kona има 294 клетки – 98 групи от по три свързани клетки. Модулите от клетки са монтирани върху охлаждащи плочи, през които минава същата смес от вода и гликол използван за охлаждане на двигатели с вътрешно горене с разликата, че батериите не генерират толкова много топлина като двигателите.

Вътре в батерията вървят три охлаждащи под-кръга, минаващи през петте модула. 98-те тройки от клетки са разпределени така: по 20 в три подови модула и по 19 в два стак модула. Един под-кръг върви през подовия модул от страната на шофьора и единия от стак модулите. Втори под-кръг върви през подовия модул от страната на предния пътник и втория стак модул. И третият под-кръг охлажда само средния подов модул.

Как се топли батерията в зимни условия?

Тук е важно да засегнем малко темата с икономическата обосновка, за да обясним разликите във версиите. В САЩ (засега) Kona се предлага без отопление на батерията, докато канадската версия има такава. В щатите Kona e оборудван с 5.5 кВт отоплител за купето, а в Канада с термо помпа (реверсивна климатична система).

Причината за тези разлики е икономическа. Първоначално в щатите се очаква повечето коли да отиват за пазара в Калифорния, където няма силни студове. Без термо помпа и отоплител за батерията цената може да спадне и колата да е по-конкурентна на този силно конкурентен пазар.

Самият отоплител за батерията е с мощност 2 кВт и се използва най-вече при температури под нулата или при избиране на зимния режим. Той използва допълнителна енергия за затопляне на батерията, което позволява да се използва пълната мощност на рекупериране, както и по-висока мощност на DC зареждане.

Да поясним последното. Под по-висока мощност на DC зареждане се има предвид, че без този отоплител в студено време системата за управление на батерията ще ограничава, понякога значително, мощността на DC зареждане, за да намалява потенциалните увреждания на графитния анод. Това важи само за зареждането. Студеното време не налага ограничаване на мощността, която батерията отдава за задвижване, освен при супер ниски температури.

Има три термо режима:

Heating;
Low Temperature Radiator (LTR);
Chiller.

Всеки от тях съответства на три различни режима на работа на компютърно контролиран клапан. В умерен климат термалната система обикновено стартира в режим LTR, при който охладителната течност циркулира през един кръг за затопляне на батерията до оптималната й работна температура в студено време и поддържа тази температура с помощта на радиатор и перка.

Когато батерията се затопли твърде много, тройният клапан превключва на режим Chiller, но няма точна информация за работните параметри на системата от Hyundai. В този режим охладителната течност циркулира през охладител, който обменя топлина с кръга за охлаждане на климатичната система.

Тук колегите от electricrevs са си направили труда да сравнят работата на термалните системи при няколко електромобила.

При Chevrolet Bolt, климатичната система започва да помага с охлаждането на течността в батерията когато тя достигне температура 32°C. Bolt обаче има охлаждащ кръг специално за батерията и няма клапани, които да позволяват обмяната на топлина с мотора и силовата електроника.

При Kona, когато температурите са много ниски, се включва охладителният кръг за батерията (ако има такъв) дори зимният режим да не е включен. Както при гореща батерия с включен Chiller режим, охладителната течност в под-кръговете циркулира независимо, защото отоплението работи само за батерията, но не и за останалите компоненти.

Технически това е до известна степен сходно с решенията на Tesla и Rivian. При Tesla Model 3 охладителните кръгове могат да се свързват и колата няма отделен отоплител за батерията, но може да генерира преднамерено (но и неефективно) топлина от мотора и инвертора.

Решението на Rivian също включва подобна гъвкава система от охладителни кръгове, но има и отделен охладител за батерията.

Новата термална система използвана в Kona е приложена също и при Kia e-Niro и обновения KIA Soul EV (с 64 кВтч батерия), но засега няма информация какви ще са термалните опции за новите KIA електромобили по региони.