A Hyundai akkumulátorai: Innováció, Felépítés és Biztonsági Kihívások

Az elektromos járművek piacának növekedésével az akkumulátor-technológia folyamatosan fejlődik, és a Hyundai, mint az egyik vezető autógyártó, jelentős hangsúlyt fektet az energiaellátó rendszerek fejlesztésére. Jelenleg az autókban használt LFP cellák tipikusan a 160-200 Wh/kg közötti tartományban mozognak, míg az NMC kémiával 260-280 Wh/kg között jár a legtöbb gyártó tömeggyártásban lévő terméke.

Az akkumulátorgyártók folyamatosan keresik a módját a megnövelt energiasűrűség elérésének továbbfejlesztett pozitív és negatív elektróda anyagok alkalmazásával.

Modern Akkumulátor Technológiai Irányok

Az új technológia lítium-fém anódot és csökkentett mennyiségű folyékony elektrolitot használ - ezért hívjuk félig-szilárdtestnek. Az érdekesebb rész persze a speciális anód, amely változattól függően 400 és 650 Wh/kg közötti energiasűrűséget tesz lehetővé.

A Dendritképződés Problémája és Megoldásai

A hagyományos lítiumos akkumulátorok egyik rákfenéje a lítium dendritek képződése. A dendrit tulajdonképpen apró, tűszerű lítiumkristály, amely az akkumulátor belsejében ágacskaszerűen növekszik, amikor a cella valamilyen okból nem ideálisan működik. A Gangfeng Lithium állítólag megoldotta a dendritképződés problémáját is egy lítium-fém ötvözet alkalmazásával, ami javítja az elektrokémiai stabilitást. Ez a több elemet tartalmazó ötvözet lehetővé tette a lítium dendritek növekedésének gátlását, miközben a vállalat 50 mA/cm² kritikus áramsűrűséget és 1 mAh/cm² felületi kapacitást ért el.

A Gangfeng Lithium 2000-ben alakult Kínában, eredetileg lítium-sók és akkumulátorok gyártására specializálódva. A Gangfeng Lithium szilárd-folyékony akkumulátorának további kiemelkedő tulajdonsága a „nulla feszültségű” lítiumötvözet anód, amelyet kénkatóddal párosítottak. Ez a megoldás a töltési és kisütési ciklusok során mindössze 3-5 százalékos térfogat-növekedést mutat. Az akkumulátor átment az átszúrásos és a 250 °C-ig történő hevítési teszteken is.

Alkatrészek Hyundai kompresszor javításhoz

Noha a fent említett technológiákat egyelőre nem alkalmazzák autókban, az akkumulátorgyártó bízik abban, hogy a szilárd-folyékony akkumulátorokkal szerzett tapasztalatok segíteni fogják őket a lítiumötvözet anóddal ellátott, teljesen szilárdtest-akkumulátorok kifejlesztésében.

Tippünk szerint ez azt jelenti, hogy az új technológia még költséges és feltehetőleg a tömegautók gyártásához szükséges magas gyártási ütem sem áll még készen, de már vannak olyan területek, ahol kifizetik ezt a felárat. Az egyik ilyen a légi közlekedés lehet, hiszen itt elfér egy drága akku ára a termékben és mindennél fontosabb az alacsony tömeg és a magas energiasűrűség.

A Hyundai Kona Akkumulátorának Részletes Vizsgálata

A Kona - és még pár rokon autótípus - nem csak a szokatlanul nagy akkujának köszönheti ismertségét, hanem annak a tüzes tulajdonságának, ami miatt már több mint 20 autó gyulladt ki szerte a világon. Amennyire ebben a pillanatban lehet tudni, az LG Chem (új nevén LG Energy Solution) Kínában gyártott E63-as cellájának szeparátorával van a gond, így egyre több gyártó dönt inkább az érintett szériák visszahívásáról és cseréjéről. Tehát nem minden Kona tüzes, csak bizonyos gyártási szériák - ahogy tüzesek az Opel Ampera-E (ez nem azonos a régi Opel Amperá-val) és a Chevrolet Bolt (ami szintén nem azonos a régi Chevrolet Volt-al) típusok egy része is, ahogy a Hyundai Ioniq típusán kívül a Hyundai Elec City busz verzió sem úszta meg a meleg helyzeteket.

Többféle Akkumulátor Konfiguráció

Ma már „divat” lett az autókat többféle akkumulátorral is gyártani. Például a Hyundai Kona Electric-ből létezik a 39 kWh-s „Economy” verzió, ami 180 cellát tartalmaz 90S2P konfigurációban, azaz kettesével párhuzamosan vannak a fenti cellák - ennek névleges feszültsége 330V, üzemi tartománya 225÷387V. A „Standard” kivitel már 294 cellát tartalmaz 98S3P konfigurációban, azaz hármasával párhuzamosan kötve a cellákat; ennek névleges feszültsége 360V, üzemi tartománya 245÷421,4V.

Szerkezeti Felépítés és Hűtés

A konstrukció kívülről kísértetiesen hasonlít a Renault Zoe akkujára: erős félhományban nehéz lenne megmondanom, melyik akkut is látom. A nagy különbség a hűtésben van: a Zoe léghűtésű, míg a Kona rendes vízhűtést kapott. A Zoe akkuja kicsit magasabb. Konstrukcióban rém egyszerű az egész: Van az „OS-A” keret meg az „OS-B” keret, amik egymás tükörképei. 3 db „A” keret után jön 3 db „B” keret, és így tovább. Ebből öt teljes ciklus ad ki egy modult, azaz egy 10S3P geometriájú akkumulátor modult (amit érdekes módon fordítva írtak rá, azaz 3P10S-ként). Az „Economy” verzió ezzel szemben csak 2-2 „A” ill. „B” keretet használ.

Elektromos autó elemzés: Hyundai Ioniq

Oldalról szépen lehet látni a 45 fokos áram-átvezető síneket, ahogy egy vékonyka zöld NYÁK lemez előtt az alsó ill. a felső kötési pontokat összekötik. Az egymáshoz rögzített dupla modul-párokat pedig egyszerűen egy rövid kis NYÁK-darabbal kötik össze, így érve el, hogy egy-egy dupla modulpár végén, a dupla méretű záró csatlakozón mindkét modul összes cellájának a feszültsége megjelenik, és innen megy a cellákat mérő CMU egységekre.

A Standard verzió kétféle modulból áll: 3 db „Battery Module Assy Type A”-ból (No: 375J1K4000), és 2 db „Battery Module Assy Type B”-ből (No: 375J2K4000). De ezek valójában csak egyféle 9S3P modult, és kétféle, egymásra tükörkép 10S3P modult jelent, ami valójában nem más, mint ugyanaz a „OS-A” keret meg az „OS-B” keret, meg az LGX-E63 cellák.

A 10S3P és 15S2P modulok hossza 480 mm (+15 mm rögzítő fülek), míg a 9S3P modulok hossza 430 mm (+15 mm itt is). A modulok magassága 105 mm (+10 mm extra), a szélességük pedig 360 mm. Ahogy már írtam, a Renault Zoe akkujától főleg a vízhűtésben tér el; itt ugyanis minden modul-pár alatt van egy közös vízhűtött lap. A képen jól látható a modulokat lezáró masszív alumínium lap is.

Akkumulátor Modulok Méretei

Pouch Cellák és Mechanikai Felépítés

A zacskós cellák egyik igen kellemetlen tulajdonsága, hogy hajlamosak felfúvódni, és ezzel egymást szétnyomva ki tudják tépni a lerögzített kivezetésüket, majd felgyulladnak. A képen látszik még az akkut körülölelő műanyag hab is; hasonló formázott habok vannak a modulok között ill. az oldalaikon. Érdekes módon tépőzáras rögzítéseket láttam a modulok több pontján, miközben a habon semmiféle tépőzár nincs, hanem egyetlen ponton kétoldalas ragasztószalaggal van lerögzítve.

Ami viszont említést érdemel, azok az alu profilok. Maga az akkuház is különféle üreges alu profilokból van összehegesztve, ahogy a két szinten elhelyezett modulokat is profilok tartják - elképesztően precízen megmunkálva, sarkai 45°-ban letörve, hogy garantáltan sorja mentes legyen mindenhol. Kiemelkedő a gyártás minősége. Lefotóztam a vízhűtés bevezetését, talán azon lehet legjobban látni a mart és hegesztett alu szerkezetet.

Hogyan cseréljünk pollen szűrőt egy Hyundai H1-ben?

Akkumulátor Menedzsment Rendszer (BMS) - Az Elektronika

Az LG Chem korábbi akkujai (Opel Ampera, Volvo V60 PHEV, Renault Zoe) kb. egy kaptafára készültek: volt az LG Chem megrendelésére az ST Microelectronics által kifejlesztett L9763-as chip. Valamikor és valamiért szakítottak az L9763-as chippel, és ez a BMS rendszer már a Maxim Integrated MAX17845-ös chipjére épül, így ezt elvileg nem érinti a chiphiány sem. A Maxim mindig is a high-end chipjeiről volt híres. Így amikor kijött az ún. „capacitively coupled daisy chain” elvű BMS rendszerével, rögtön lecsapott rá a Samsung SDI - és a jelek szerint az LG Energy Solution is, és teljes hírzárlatot rendeltek el. A nagyszerű MAX17823 típust a Samsung SDI nyelte le, és ezt használja pl. a Land Rover / Jaguar BMS rendszerében, addig az LG Chem meg a MAX17845-öst.

A MAX17843 chip továbbfejlesztése a MAX17845, míg az előd 12 cellás, ez meg már 13 cellás, legalábbis a CMU egységen jól látható a 13 db balanszoló áramkör. Amit tudunk a chipről, az alapján két hőérzékelőt tud fogadni. És ez is az említett „kapacitívan sorba kötött” buszrendszert használja. Szóval, hogy az elektronikára térjek, a CMU egységek ezúttal már a legmodernebb (és a legtitkosabb) szintet képviselik. Egy-egy CMU egységben 2-2 ilyen chip van, és chipenként 13-13 db cellát tudna kezelni. A speciális transzformátoros-kondenzátoros csatolás, ill. A BMU agya „németes módon” TriCore processzor (legalábbis náluk szinte kötelező azt alkalmazni, még egy index villogtatására is), SAK-TC264D típussal. Mellette csak egy CAN és egy LIN vezérlő chip van, az egyik doksiban jelzett második CAN busz be sincs ültetve. A 2 db Infineon BTS724G pedig 4-4 db kapcsolót tartalmaz, amivel a kontaktorokat kapcsolja, ill. a lábszámból és a vezetékezésből ítélve a hűtő-fűtő szivattyúk kezelése is hozzá tartozik. A maradék meg az a MAX17841B, ami a „capacitively coupled daisy chain” láncot hajtja meg a középső panel közepén, a fehér csati közelében található kettő kicsi trafóval.

A rajzokon Power Relay Assembly néven szereplő egység a szokásos felépítésű: egy-egy nagy kontaktor a pozitív és a negatív sínnek, egy kisebb a PreCharge körnek (a nagy fehér kerámia ellenállással), plusz még egy belőle a BMS PTC Heater csatlakozójának. Ennek speciel olyan vékony vezetéke van (0,5 vagy max. 0,75 mm2), hogy szerintem ez az akkumulátor máshol lévő fűtőbetétjére menő, kb. 1 kW-os teljesítményt tudó előfűtő lehet.

Hőkezelés és Biztonsági Kérdések - A Tüzek Rejtélye

A BMS elektronikája a lehető legfejlettebb, a mechanika szintén dicséretes, akkor miért gyulladnak ki az akkumulátorok? Engem csak az érdekelt, hogy az L9763-as chip van-e benne, mert azok néha szeretnek maguktól megsülni - bár kigyulladni eddig egy Volvo V60-at vagy Amperát sem láttam (más se). A másik, ami igen mély gondolkodásra késztetett, hogy az akkutüzek első megoldási próbálkozása még az volt, hogy a 80%-os töltöttség elérése után 10 percig „vártak”, és csak utána folytatták a töltést. Miért?

Ahogy írtam is, a CMU modulok chipenként 2-2 hőérzékelőt tudnak fogadni - ezeknek a lábait meg is találtam a csatlakozóban. Az 5 db CMU modul ezek szerint 20 db hőérzékelőt tudna fogadni. „Not Great, Not Terrible!” - mondaná erre Gyatlov elvtárs, és valahol igazat adok neki: elvégre a Trió (ha jól emlékszem) 60/66 db hőérzékelőt használ, egy Mitsubishi Outlander PHEV 50 db-ot, egy Tesla Model S/X 32 db-ot, egy Volvo V60 PHEV meg 20-at. De az csak egy PHEV, hatod ekkora akkuval, mint ez. De Kona meg 4 db-ot használ belőle. Négyet!

A CMU#1 narancs/kék vezetéken a #1-es modult, a CMU#2 barna/fehér vezetéken a #10-es modult, a CMU#3 a fekete-narancs/kék-narancs vezetéken a felső, a CMU#5 meg a barna/fehér vezetéken az alsó modulpár hőfokát méri. A CMU#4 esetében pedig mind a 8 láb hőérzékelős láb üres, azaz arra nem megy semmilyen hőérzékelő, ahogy a #7-es és #8-as dupla-modul sem tartalmaz egy fia szem külső hőérzékelőt sem. Innentől fogva ha akarnának sem tudnának észrevenni egy hőmegfutást, mert nincs mivel! Mire az akkumulátor legszélső sarka eléri a 60°C-ot, a közepén már beindult a zónaolvadás.

Szerintem valahogy arra várhattak 10 percet, hogy ez a négy hőérzékelő csak jelez-e valamit valahogy. Vagy pont fordítva - mivel ezek kb. semmit sem jeleznek, azt figyelték, elkezd-e csökkenni a feszültség valamelyik cellában, mert ha igen, akkor az a cella melegszik. Persze az is lehet, hogy csak okoskodom - de azért ha egy kínai akkus fúróban is van legalább egy hőérzékelő, én nem mernék 60 db cellát berakni úgy egy elektromos autóba, hogy annak már egyetlen szem hőérzékelő sem jut. Minden más annyira tökéletes ebben az akkuban, hogy max. egy kiálló alu profilon tudnék kekeckedni, aztán mégis kigyullad?

Ill. a másik részlet, a legkedvencebb vesszőparipám, hogy miért nincs az akkumulátorokban vízszenzor? Merthogy a Tesla Roadster(!) volt eddig az egyetlen autó, amiben emlékeim szerint volt vízszenzor. És hogy miért annyira fontos ez? Pl. a Renault Zoe akkujáról azért nincs még cikkem, mert amit elsőnek szétszedtem, az tele volt sárral! Nem sáros vízzel - sárral! Persze csontszáraz volt már, mert a léghűtés egyúttal szárít is. De a fotók kb. használhatatlanok lettek, amiket arról lőttem.

tags: #Hyundai #akkumulátorok

• Ablaktörlő minőség és csere útmutató
• Kipufogó dob típusok C30-hoz
• útmutató a 12 colos bicikli belső gumi kiválasztásához
• Hamutartó szerelés Golf 3-ban
• Megane légzsák vezérlő programozási útmutató