Elektroautók · február 8, 2024

A Lucid Air akkumulátorának titkai

A Videóban Peter Rawlinson, a Voltkonyhamester és a Tesla Model S volt főfejlesztője a Lucid Air akkumulátoráról beszél. A videóban Rawlinson részletesen magyarázza, hogy hogyan építik fel az akkumulátort, valamint a kapcsolódó feszültségek és teljesítménytervezési döntések mögött rejlő fizikai alapokat. Részletesen bemutatja az akkumulátorcellák és modulok működését, valamint a hűtési módszereket.

Peter Rawlinson, a Voltkonyhamester és a Tesla Model S volt főfejlesztője nemcsak az elektromos autók fejlesztésében legendás, hanem rendkívül kompetens az akkumulátortechnológiában is. Tudásának megosztására való tehetsége nyilvánvaló a Lucid Air akkumulátoráról szóló 36 perces videójában. Bár a videó angol nyelvű, Rawlinson lassan beszél, és olyan jól magyarázza a dolgokat, hogy azt mindenkinek ajánljuk, aki érdeklődik egy elektromos autó akkumulátorának felépítésének megértése iránt. A fizikában jártas emberek átugorhatják a kezdetet, mivel ez a teljesítmény és az energia (kW és kWh mértékegységekkel mérve) közti különbségről szól.

Rawlinson elmagyarázza, hogy a sejteket csoportokba kapcsolják. A sejteket 8 csoportba sorolják, minden csoportban 27 modul van, és mindegyik modulban 11 sejt található. Minden csoportnak 924 Volt feszültsége van (42 Volt/modul * 27 modul), és összesen elérik a kívánt 112 kWh-t. A teljes kapacitás érdekében a 8 csoportot sorba kapcsolják az energia növelése érdekében.

Az energia mértéke kWh-ban növekszik a párhuzamos kapcsolással, míg a feszültség voltban növekszik a soros kapcsolással. Minden modul 300 cellából áll, amelyeket részben sorba, részben párhuzamosan kötnek össze. A modulokban 30 cellából álló csoportokat hoznak létre, amelyek mindegyike 4,2 voltos feszültséget szolgáltat. Ezen módon kapjuk meg a modul 42 voltját. Összesen 30 cella van párhuzamosan kapcsolva és 10 cella sorosan.

A 22 modul pedig ismét sorosan van kapcsolva, így összesen 220 cella van sorba kapcsolva. Mérnökként ezeket az akkumulátorcsomagokat röviden 220s 30p-ként írjuk le. Közben Rawlinson magyarázza (kb. 8:30-tól), hogy hogyan vannak elhelyezve a modulok az autóban. Az elől található egy középső alagút, míg a hátsó részen teljesen lapos padló található.

A Lucid Air Pure modellnél a hátsó ülés alatt csak egy modul található, míg elöl egy extra modul van, amely egy további modullal kommunikál. Ez a két modul összekapcsolódik, hogy biztosítsák a rendszer hatékonyságát. Érdekes módon a felső akkumulátorlemez keresztirányban helyezkedik el egy modullal. Ez a tervezési megoldás lehetővé teszi, hogy az alapverzióban a Lucid Air Pure kisebb akkumulátorral is meghaladja az 400 mérföldes EPA hatótávolsági szabványt, így akár lábgarázs is kialakítható.

Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy több hely legyen a lábaknak a hátsó ülésnél, mivel a négy modult kihagyták. Érdekes megjegyezni, hogy a Lucid a 924 voltos feszültséggel dolgozik. Ezt a magas feszültséget a hatékonyság érdekében alkalmazzák. Ez a feszültség hasznos a teljesítmény növelésében és a hatékonyság javításában. Ezt a tervezési megoldást alkalmazva a Lucid Air Pure modell lehetőséget kínál a kiváló hatótávolság elérésére anélkül, hogy rovására menne az autó teljesítménye és hatékonysága.

A hőveszteségek meghatározásában a Stromstärke I játszik szerepet. A P=U*I egyenletre térjünk most vissza. Ha egy adott teljesítményt P szeretnénk elérni, akkor a feszültséget U megkétszerezve az áramot I felére lehet csökkenteni, ezáltal a hőveszteségeket negyedére lehet csökkenteni.

Rawlinson megcáfolja azt a mitoszt, hogy több feszültséggel gyorsabban tölthetünk, és rámutat arra, hogy egyetlen cella csak 4,2 voltos feszültséggel lehet feltölteni. Nem számít, hogy az akkumulátorrendszer 400 vagy 800 voltos-e, mert az egyetlen cella nem érzékeli az előnyöket, viszont a teljes rendszer igen. Például, alacsony áramerősség esetén alumínium érintkezőket lehet választani a cellákhoz. Az alumínium rosszabb vezető mint a réz, de alacsony áramerősségeknél elegendőnek tűnik.

Rawlinson érdekes dolgokat mond a hűtés témájáról. A henger alakú cellákat lehet hűteni a fej és láb részén (hűtés egy lemez segítségével, végleges hűtés) vagy oldalról kígyó alakú hűtőmatrac segítségével (oldalsó hűtés). A végleges hűtés mellett szól, hogy az egyik cella a hőt axiálisan jobban vezeti, mint radiálisan.

Azonban hátránya, hogy a hőnek tovább kell utaznia. Az oldalsó hűtés során a hűtőmatrac miatt helyet pazarolunk a szélességben, míg a végleges hűtés során a magasságban. Lucid döntött a végleges hűtés mellett, mert könnyebb biztosítani a sejt és hűtőcsatorna sík felületi érintkezését az industrális modulok gyártása során.