Lompat ke konten

Cari di ARSTEMA

Ketik nama bab, istilah, gejala, atau alat.

    Kembali ke atlas
    Otomotif & Mobilitas Listrik · Bab 23Terapan

    Mobil listrik, manajemen termal: suhu kerja baterai, pendinginan cairan dan udara, pompa panas, pendinginan motor dan inverter, pengaruh suhu pada pengisian cepat, dan AC kabin

    Mobil listrik operasional sebuah rumah sakit diparkir di atap gedung parkir tanpa naungan, lalu diisi cepat pada siang terik, dan daya pengisiannya turun jauh lebih cepat daripada pada pagi hari. Bab ini menjelaskan sumber panas di baterai, motor, dan inverter, rentang suhu kerja baterai dan pengaruhnya pada umur dan pengisian cepat, pendinginan udara dan cairan dengan pelat dingin dan penukar panas refrigeran, serta rangkaian pendingin yang dibagi beberapa sistem. Pompa panas dan COP dipakai sebagai alat hitung untuk AC kabin dan pendinginan baterai di iklim tropis. Bagian akhir membahas gejala gangguan sistem termal dan batas pekerjaan teknisi pada refrigeran dan tegangan tinggi.

    20 menit
    Materi berisiko tinggi

    Materi ini menyentuh bahaya nyata. Penjelasan konsep tidak menggantikan prosedur lokasi, kompetensi, isolasi energi, SDS terbaru, atau izin kerja.

    Bagian yang sedang dibaca: Pembuka bab

    Sebuah rumah sakit memakai mobil listrik untuk mengantar dokter tamu dan sampel laboratorium. Mobil diparkir di lantai atap gedung parkir yang tidak beratap. Pada suatu siang terik, sopir menunggu dokter selama satu jam dengan AC menyala, lalu mengisi cepat di stasiun pengisian dekat rumah sakit. Daya pengisian mula-mula tinggi, tetapi beberapa menit kemudian turun jauh, dan pengisian dari 20 ke 80 persen memakan hampir dua kali waktu pengisian yang sama pada pagi hari. Layar kendaraan menunjukkan suhu baterai 41 °C (angka latihan). Sopir menduga stasiun pengisiannya rusak dan melapor ke teknisi rumah sakit.

    Stasiun itu tidak rusak. Baterai, motor, inverter, dan kabin semuanya menghasilkan atau menerima panas, dan kendaraan membagi kemampuan pendinginannya di antara mereka. Bab ini menjelaskan cara kerja sistem termal itu, mengapa pengisian dibatasi saat baterai panas, berapa energi yang dipakai AC kabin, dan pekerjaan apa yang boleh dan tidak boleh dilakukan teknisi gedung.

    Batas pembahasan

    Bab ini membahas sumber panas, rentang suhu kerja baterai, pengaruh suhu pada pengisian cepat, pendinginan udara dan cairan, rangkaian pendingin bersama, pompa panas dan AC kabin, gejala gangguan, dan batas pekerjaan. Resistans dalam, panas I2RI^2 R, pengaruh suhu pada umur, dan larangan mengisi di bawah sekitar 0 °C dibahas di Bab 7 tentang baterai traksi; rugi motor dan inverter dan aliran kalor cairan pendingin di Bab 8; reaksi termal tak terkendali dan kebakaran baterai di Bab 9; membaca data suhu dan penurunan daya di Bab 10. COP dan siklus kompresi uap ada di Bab 17 · Fisika dan Bab 25 · Fisika; pompa kalor air panas di Bab 13 · Fluida & Termal dan batas pekerjaan refrigeran AC ruang di Bab 14 · Fluida & Termal. Arsitektur kendaraan ada di Bab 22 dan pengisian di gedung di Bab 24.

    Angka suhu, setelan pendinginan, jenis cairan pendingin, dan jenis refrigeran setiap kendaraan berbeda dan diambil dari manual pabrik. Sumbernya presentasi dan laporan NREL lewat cuplikan pencarian, makalah SAE, makalah pracetak, narasi Fluida, dan bab terbit, yang statusnya dicatat di peta sumber.

    Sumber panas di kendaraan listrik

    Panas di kendaraan listrik berasal dari empat tempat:

    1. Baterai. Arus yang melewati resistans dalam menghasilkan panas P=I2RP = I^2 R, seperti di Bab 7. Karena kuadrat arus, pengisian cepat dan akselerasi kuat memanaskan pak jauh lebih banyak daripada pengisian AC lambat.
    2. Motor traksi dan inverter. Rugi tembaga, rugi besi, rugi konduksi, dan rugi pensaklaran menjadi panas, dengan Prugi=Pkeluar(1/η−1)P_\text{rugi} = P_\text{keluar}(1/\eta - 1) dari Bab 8.
    3. Pengisi di dalam kendaraan dan pengubah DC-DC. Keduanya elektronika daya yang ikut didinginkan cairan pada banyak kendaraan, seperti dicatat Bab 8 (nilai literatur umum).
    4. Kabin. Sinar matahari lewat kaca, panas atap dan lantai, udara luar, dan penumpang (pengetahuan umum).
    Ppanas=I2RP_\text{panas} = I^2 R

    dengan PpanasP_\text{panas} panas yang timbul di pak (W), II arus pak (A), dan RR resistans dalam pak (Ω). Panas itu harus dibawa keluar. Bila tidak, suhu naik sampai pengendali menurunkan daya, seperti dijelaskan Bab 8 tentang kekurangan cairan atau kipas mati.

    Rentang suhu kerja baterai

    Presentasi NREL tentang perancangan manajemen termal baterai menyatakan bahwa suhu tinggi mempercepat degradasi sel litium ion, suhu rendah menurunkan kemampuan daya dan energinya, dan manajemen termal diperlukan untuk menjaga sel di rentang yang diinginkan serta mengurangi perbedaan suhu antarsel. Laporan NREL tentang masalah termal baterai kendaraan listrik menambahkan bahwa pada suhu rendah elektrolit mengental sehingga kapasitas, jangkauan, dan daya turun, dan bahwa pendinginan biasanya diperlukan di lingkungan panas, pada arus sedang sampai besar, dan saat pengisian cepat.

    Rentang suhu kerja optimal (optimal operating temperature range) adalah rentang suhu sel tempat baterai memberi kombinasi daya, efisiensi, dan umur yang baik. Sumber sekunder yang mengaitkannya dengan laporan NREL memberi kira-kira 15 sampai 35 °C, dengan rentang teoretis −10 sampai +50 °C; sumber lain memberi rentang lebih sempit, 16 sampai 25 °C. Karena perbedaan ini, bab ini menulis "kira-kira 15 sampai 35 °C, sebagian sumber lebih sempit", dan batas untuk satu kendaraan diambil dari manual pabrik.

    Akibatnya bagi armada di Indonesia (penalaran editorial dari sumber di atas dan Bab 7): suhu udara siang 30 sampai 35 °C (pengetahuan umum) sudah berada di batas atas rentang itu, dan mobil yang diparkir di bawah matahari dapat membawa baterai di atas rentang sebelum berjalan. Bab 7 mencatat, sebagai nilai literatur umum, bahwa umur kalender baterai dapat turun kira-kira separuh setiap kenaikan suhu rata-rata sekitar 10 K di atas 25 °C. Parkir teduh dan pengisian pada jam yang lebih sejuk adalah tindakan perawatan, tidak hanya kenyamanan.

    Suhu dan pengisian cepat

    Daya pengisian DC ditentukan bersama oleh pengisi dan sistem manajemen baterai, dan turun ketika keadaan muatan tinggi atau baterai panas, seperti dijelaskan Bab 7. Menurut ringkasan sumber sekunder dari makalah pracetak dan NREL yang ditemukan lewat pencarian, pada kondisi panas sistem pendingin baterai dapat kewalahan sehingga laju pengisian dibatasi untuk menjaga suhu, dan suhu udara luar yang tinggi di sebagian wilayah dunia dapat menaikkan suhu baterai lebih jauh dan menurunkan kecepatan pengisian atau mempercepat degradasi. Makalah pracetak di arXiv menyebut bahwa pada suhu dingin laju pengisian maksimum turun, dan pengisian cepat pada suhu rendah dapat menimbulkan pelapisan litium yang menurunkan daya dan jangkauan secara permanen.

    Prapengondisian baterai (battery preconditioning) adalah pemanasan atau pendinginan pak sebelum pengisian cepat supaya suhunya berada di rentang yang mengizinkan arus besar. Salah satu makalah itu menyebut prapengondisian dapat memperpendek waktu pengisian secara berarti. Di Indonesia yang relevan adalah pendinginan awal; banyak kendaraan melakukannya otomatis bila tujuan pengisian cepat dipilih di navigasi (pengetahuan umum; fitur bergantung pada kendaraan).

    Kasus pembuka mengikuti rantai ini (penalaran editorial): parkir di atap memanaskan pak, AC kabin yang tetap menyala berbagi kompresor dengan pendinginan baterai, lalu pengisian cepat menambah panas I2RI^2 R. Sistem manajemen baterai meminta arus lebih kecil, dan pengisian 20 ke 80 persen memanjang (Contoh 4).

    Pendinginan udara, cairan, dan pelat dingin

    CaraPrinsipKelebihanKeterbatasan
    UdaraKipas mengalirkan udara, sering udara kabin, lewat saluran di antara modulSederhana dan ringanTidak dapat mendinginkan di bawah suhu udara yang dipakai; lemah saat arus besar
    CairanCampuran air dan glikol mengalir lewat pelat dingin di bawah atau di antara modul, lalu ke radiatorKapasitas besar, suhu antarsel lebih rataPompa, katup, sambungan, dan kebocoran
    Cairan dengan penukar panas refrigeranCairan baterai didinginkan rangkaian AC lewat penukar panasBaterai dapat didinginkan di bawah suhu udara luarMemakai daya kompresor AC

    Isi tabel adalah pengetahuan umum; pendinginan udara dipakai sebagian kendaraan lama dan hibrida kecil. Pelat dingin (cold plate) adalah pelat logam berongga tempat cairan pendingin mengalir, dipasang menempel pada modul baterai atau komponen elektronika daya untuk memindahkan panasnya ke cairan. Penukar panas refrigeran baterai (battery chiller) adalah penukar panas tempat refrigeran AC menguap dan mendinginkan cairan pendingin baterai.

    Kalor yang dibawa cairan mengikuti persamaan yang sama dengan Bab 8:

    Q˙=m˙ cp ΔT⇒m˙=Q˙cp ΔT\dot{Q} = \dot{m}\,c_p\,\Delta T \qquad \Rightarrow \qquad \dot{m} = \frac{\dot{Q}}{c_p\,\Delta T}

    dengan Q˙\dot{Q} laju kalor yang dibuang (kW), m˙\dot{m} laju massa cairan (kg/s), cpc_p kalor jenis cairan (kJ/(kg·K)), sekitar 3,5 untuk campuran air dan glikol (nilai literatur umum), dan ΔT\Delta T kenaikan suhu cairan melewati pak (K). Massa pak sendiri juga menyimpan panas menurut Q=m c ΔTQ = m\,c\,\Delta T dari Bab 11 · Fisika tentang kalor jenis, sehingga pak yang sudah panas memerlukan waktu untuk didinginkan (Contoh 8).

    Rangkaian bersama: motor, inverter, baterai, dan kabin

    Banyak kendaraan menghubungkan rangkaian motor-inverter, rangkaian baterai, dan rangkaian refrigeran kabin lewat radiator, pompa, katup arah, dan penukar panas refrigeran (pengetahuan umum). Pengendali termal memilih jalur menurut keadaan: saat jalan pelan, panas motor dibuang ke radiator; saat pengisian cepat di siang panas, kompresor AC mendinginkan baterai lewat penukar panas refrigeran; saat kabin dan baterai sama-sama meminta pendinginan, keduanya berbagi kapasitas kompresor yang sama.

    Akibat praktisnya (pengetahuan umum): satu kipas radiator, pompa, atau katup yang gagal dapat membuat beberapa sistem menurunkan daya bersamaan, misalnya AC kabin melemah dan pengisian cepat melambat pada saat yang sama. Gejala gabungan seperti ini menunjuk komponen bersama, bukan dua kerusakan terpisah. Pada mobil konvensional, satu rangkaian pendingin melayani mesin, seperti di Bab 20 tentang pendinginan mesin; pada mobil listrik, rangkaiannya lebih banyak tetapi suhunya lebih rendah.

    Pompa panas dan COP

    Pompa kalor (heat pump) adalah alat yang memindahkan panas dari medium bersuhu rendah ke medium bersuhu tinggi. Definisi itu dikutip narasi Fluida dari buku dasar termodinamika teknik, yang juga menunjukkan siklus pompa kalor dengan katup pembalik arah dan menyebut siklus kompresi uap sebagai siklus yang paling banyak dipakai pada lemari pendingin, AC, dan pompa kalor. Buku termodinamika teknik lain dalam narasi menulis bahwa COP pompa kalor diharapkan lebih besar dari satu, dan buku perancangan teknik kimia mencatat bahwa COP sangat bergantung pada rentang suhu kerja siklus.

    COPL=QLWCOPH=QHW\text{COP}_\text{L} = \frac{Q_\text{L}}{W} \qquad \text{COP}_\text{H} = \frac{Q_\text{H}}{W}

    dengan QLQ_\text{L} kalor yang diambil dari kabin atau baterai (kW), QHQ_\text{H} kalor yang diberikan ke sisi panas (kW), dan WW daya listrik kompresor (kW). Definisi dan batas Carnotnya ada di Bab 17 · Fisika. Pada mobil listrik, rangkaian refrigeran yang sama dapat bekerja sebagai AC (mengambil kalor dari kabin atau baterai) atau, dengan katup pembalik, sebagai pemanas kabin.

    Hasil uji pompa panas kendaraan yang tercatat berasal dari iklim dingin. Abstrak makalah SAE tentang simulasi kendaraan penuh pada suhu −20 sampai 40 °C menyebut efisiensi energi kendaraan berpompa panas sekitar 20 sampai 40 persen lebih tinggi daripada pemanas tahanan listrik pada cuaca dingin. Di Indonesia pemanasan kabin jarang diperlukan, sehingga yang menentukan adalah COP pendinginan kompresor AC listrik, beban AC saat menunggu dan macet, dan pendinginan baterai saat parkir panas dan pengisian cepat (penalaran editorial). Narasi Fluida juga mencatat bahwa unjuk kerja refrigeran HFO-1234yf hampir sama dengan HFC-134a, dan bahwa AC mobil memerlukan prinsip rancangan khusus; refrigeran yang dipakai satu kendaraan dibaca dari label dan manual pabrik.

    AC kabin di iklim tropis

    Daya listrik AC kabin adalah beban pendinginan dibagi COP:

    W=QLCOPLW = \frac{Q_\text{L}}{\text{COP}_\text{L}}

    Beban pendinginan kabin bergantung pada matahari, warna dan kaca kendaraan, jumlah penumpang, dan seberapa sering pintu dibuka (pengetahuan umum). Kompresor AC listrik bekerja tanpa mesin hidup, sehingga AC tetap menyala saat kendaraan berhenti, tetapi energinya diambil dari baterai traksi. Bagi armada hotel dan rumah sakit, waktu menunggu tamu atau dokter dengan AC menyala adalah konsumsi yang nyata dan dapat dihitung (Contoh 5 dan 6).

    Kebiasaan yang membantu (penalaran editorial): parkir teduh atau beratap, mendinginkan kabin sebentar sebelum berangkat saat kendaraan masih tersambung ke pengisi bila fitur itu ada, setelan suhu yang wajar, dan filter kabin bersih seperti filter AC ruang di Bab 14 · Fluida & Termal. Pendinginan kabin saat tersambung mengambil energi dari jaringan, bukan dari baterai.

    Gejala gangguan dan batas pekerjaan

    Gejala yang menunjuk sistem termal (pengetahuan umum; arti persisnya dari manual dan data kendaraan):

    1. Pesan suhu baterai atau penggerak tinggi, atau daya dibatasi, terutama saat tanjakan dan pengisian cepat.
    2. Pengisian cepat yang selalu lambat walaupun baterai tidak panas, atau lambat di semua stasiun.
    3. Kipas radiator tidak terdengar bekerja setelah pengisian cepat di siang panas.
    4. Cairan pendingin di tangki ekspansi turun berulang, bekas basah atau kerak di bawah kendaraan, atau bau manis glikol.
    5. AC kabin lemah bersamaan dengan pengisian lambat, yang menunjuk komponen bersama.

    Pekerjaan teknisi gedung terbatas pada pengamatan dan pencatatan: membaca level cairan pada tanda tangki ekspansi bila manual mengizinkan, memeriksa kotoran di depan radiator dan kondensor dari luar, mencatat suhu baterai dan daya pengisian dari layar, dan mencatat pola menurut Bab 10. Batasnya:

    • Refrigeran. Membuka, memvakum, mengisi, atau memulihkan refrigeran adalah pekerjaan teknisi bersertifikat dengan alat yang sesuai, seperti batas pekerjaan refrigeran di Bab 14 · Fluida & Termal.
    • Tegangan tinggi. Kompresor AC listrik, pemanas listrik, dan kabelnya termasuk sistem tegangan tinggi menurut Bab 9; jenis refrigeran dan oli kompresor mengikuti label dan manual pabrik.
    • Rangkaian baterai. Membuka rangkaian cairan pendingin baterai, menambah cairan jenis lain atau air, dan melepas sambungannya mengikuti prosedur pabrik oleh bengkel berwenang, karena kebocoran di dalam pak dapat menurunkan isolasi.

    Contoh kerja

    Contoh 1: panas pak saat pengisian cepat. Pengisian 100 kW pada pak 400 V memberi arus 100.000/400=250100.000/400 = 250 A. Dengan resistans pak 0,08 Ω (angka latihan), panasnya 2502×0,08=5.000250^2 \times 0{,}08 = 5.000 W, yaitu 5 persen daya pengisian, yang harus dibuang sistem pendingin selama pengisian.

    Contoh 2: laju alir pendingin. Untuk membuang 5,0 kW dengan kenaikan suhu cairan 5 K dan cpc_p 3,5 kJ/(kg·K), m˙=5,0/(3,5×5)=0,286\dot{m} = 5{,}0/(3{,}5 \times 5) = 0{,}286 kg/s. Dengan massa jenis campuran sekitar 1,07 kg/L (nilai literatur umum), volumenya 0,286/1,07=0,2670{,}286/1{,}07 = 0{,}267 L/s atau sekitar 16 L/menit. Pompa yang aliran nyatanya turun separuh membuat kenaikan suhu cairan menjadi sekitar 10 K.

    Contoh 3: mengapa daya diturunkan. Bila sistem manajemen baterai menurunkan daya ke 50 kW, arusnya 125 A (tegangan dianggap tetap 400 V untuk penyederhanaan), dan panasnya 1252×0,08=1.250125^2 \times 0{,}08 = 1.250 W, seperempat dari 5.000 W. Menurunkan arus separuh mengurangi panas menjadi seperempat, sehingga kendaraan melindungi pak yang sudah panas dengan menurunkan arus.

    Contoh 4: lama pengisian di siang terik. Pengisian 20 ke 80 persen pada pak 60 kWh memasukkan 36 kWh. Dengan daya rata-rata 80 kW di pagi hari, waktunya 36/80=0,4536/80 = 0{,}45 jam atau 27 menit; dengan rata-rata 40 kW karena baterai panas, 36/40=0,936/40 = 0{,}9 jam atau 54 menit (angka latihan). Inilah "hampir dua kali" di kasus pembuka.

    Contoh 5: AC kabin saat menunggu. Beban pendinginan kabin 2,5 kW dengan COP 2,5 (angka latihan) memerlukan W=2,5/2,5=1,0W = 2{,}5/2{,}5 = 1{,}0 kW listrik. Menunggu satu jam memakai 1,0 kWh, setara 1,0/0,15=6,71{,}0/0{,}15 = 6{,}7 km jangkauan pada konsumsi 0,15 kWh/km (angka latihan).

    Contoh 6: porsi AC dalam pemakaian harian. Mobil menempuh 120 km per hari pada 0,15 kWh/km, yaitu 18 kWh, dan menunggu tiga jam dengan AC 1,0 kW, yaitu 3 kWh (angka latihan). Porsi AC saat menunggu 3/(18+3)=143/(18 + 3) = 14 persen. Angka ini cukup besar untuk dicatat, tetapi tidak menjelaskan sendiri jangkauan yang turun separuh; penurunan sebesar itu diperiksa menurut Bab 10.

    Contoh 7: pendinginan baterai lewat penukar panas refrigeran. Untuk membuang 5,0 kW dari Contoh 1 pada siang panas, penukar panas refrigeran bekerja dengan COP 2,5 (angka latihan), sehingga kompresor memakai 5,0/2,5=2,05{,}0/2{,}5 = 2{,}0 kW. Selama 30 menit pengisian, energinya 1,0 kWh, sekitar 2,8 persen dari 36 kWh yang dimasukkan, dan kompresor yang sama tidak lagi bebas melayani kabin.

    Contoh 8: massa termal pak. Pak 400 kg dengan kalor jenis rata-rata 1,0 kJ/(kg·K) (angka latihan) memerlukan Q=400×1,0×10=4.000Q = 400 \times 1{,}0 \times 10 = 4.000 kJ, sekitar 1,1 kWh, untuk naik atau turun 10 K. Dengan pendinginan bersih 3 kW, menurunkan suhu 10 K memakan 4.000/3=1.3334.000/3 = 1.333 s, sekitar 22 menit. Pak yang panas karena parkir siang tidak menjadi sejuk dalam beberapa menit pertama pengisian.

    Contoh 9: selisih suhu antarsel. Data menunjukkan sel terpanas 41 °C dan terdingin 33 °C, selisih 8 K, sedangkan baseline armada sekitar 3 K pada kondisi serupa (angka latihan). NREL menyebut pengurangan perbedaan suhu antarsel sebagai tujuan manajemen termal, sehingga selisih yang membesar menunjuk aliran cairan yang tidak rata, pelat dingin yang tersumbat, atau sensor bermasalah. Data dan riwayatnya diserahkan ke bengkel berwenang; pak tidak dibuka di lokasi.

    Kondisi berhenti

    1. Pesan suhu baterai tinggi disertai asap, bau menyengat, desis, atau panas yang terasa dari lantai kendaraan: hentikan pemakaian, jauhkan orang, dan ikuti tindakan kebakaran baterai di Bab 9.
    2. Cairan pendingin berkurang berulang atau ada kebocoran dari area baterai: kendaraan tidak diisi cepat dan diserahkan ke bengkel berwenang; jangan menambah air atau cairan jenis lain.
    3. Pekerjaan sirkuit refrigeran, termasuk menambah refrigeran saat AC lemah, diserahkan ke teknisi bersertifikat menurut Bab 14 · Fluida & Termal.
    4. Kompresor AC listrik, pemanas listrik, atau kabel oranye perlu dibuka atau diukur: pekerjaan tegangan tinggi menurut Bab 9.
    5. Pengisian cepat berulang kali dihentikan stasiun atau kendaraan karena suhu: hentikan pengisian cepat dan laporkan dengan data suhu dan daya.
    6. Pesan daya terbatas karena suhu penggerak dengan kipas atau pompa yang tidak bekerja: jangan meneruskan perjalanan jauh atau mengangkut pasien dan tamu sampai diperiksa.

    Salah tafsir yang sering terjadi

    1. "Pengisian cepat yang melambat berarti stasiunnya rusak." Kendaraan yang menentukan arus lewat sistem manajemen baterainya, dan arus diturunkan saat baterai panas atau muatan tinggi, seperti di Bab 7. Stasiun dicurigai bila kendaraan lain juga lambat di sana.
    2. "Makin dingin baterai, makin baik untuk pengisian." Suhu rendah menurunkan laju pengisian dan dapat menimbulkan pelapisan litium; baterai bekerja baik di rentang tengah.
    3. "Pompa panas tidak berguna di Indonesia." Fungsi pemanasannya jarang dipakai, tetapi rangkaian refrigeran yang sama mendinginkan kabin dan baterai, dan COP-nya menentukan energi yang dipakai.
    4. "Cairan pendingin baterai sama dengan air radiator, boleh ditambah air." Jenis cairan ditentukan pabrik, dan rangkaian baterai berdekatan dengan bagian bertegangan tinggi.
    5. "AC kabin menghabiskan sebagian besar baterai." Contoh 6 menunjukkan porsi yang nyata tetapi terbatas; penurunan jangkauan yang besar dicari penyebabnya menurut Bab 10.

    Hubungan dengan bab lain

    Bab 7 tentang baterai traksi memberi resistans dalam, panas, dan pengaruh suhu pada umur yang dipakai di sini. Bab 8 tentang motor dan inverter memberi rugi dan persamaan aliran kalor. Bab 17 · Fisika tentang COP dan Bab 25 · Fisika tentang siklus kompresi uap memberi dasar termodinamika AC dan pompa panas, sedangkan Bab 13 · Fluida & Termal tentang pompa kalor air panas dan Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang memberi contoh COP dan batas pekerjaan refrigeran. Bab 10 tentang diagnosis memakai data suhu yang dijelaskan di sini. Bab 22 tentang arsitektur dan Bab 24 tentang pengisian di hotel dan gedung melengkapi bab ini.

    Latihan dan pembahasan

    1. Pengisian 60 kW pada pak 400 V dengan resistans 0,1 Ω. Berapa panas di pak, dan berapa bila daya diturunkan ke 30 kW?
    2. Berapa laju alir cairan pendingin dalam L/menit untuk membuang 3 kW dengan kenaikan suhu 6 K, cpc_p 3,5 kJ/(kg·K), dan massa jenis 1,07 kg/L?
    3. Beban pendinginan kabin 3 kW dengan COP 2. Berapa energi yang dipakai selama dua jam menunggu, dan berapa kilometer setaranya pada 0,2 kWh/km?
    4. Penukar panas refrigeran harus membuang 4 kW dari baterai dengan COP 2. Berapa daya kompresor dan energinya selama pengisian 25 menit?
    5. Sebutkan tiga tindakan yang dapat diambil rumah sakit di kasus pembuka tanpa membuka sistem kendaraan, dan jelaskan alasannya.
    6. AC kabin melemah dan pengisian cepat melambat pada hari yang sama. Apa dugaan pertama, dan pekerjaan apa yang tidak boleh dilakukan teknisi gedung?

    Kunci jawaban beralasan

    1. Arus 60.000/400=15060.000/400 = 150 A dan panas 1502×0,1=2.250150^2 \times 0{,}1 = 2.250 W. Pada 30 kW arusnya 75 A dan panasnya 752×0,1=562,575^2 \times 0{,}1 = 562{,}5 W, seperempatnya, karena panas sebanding dengan kuadrat arus.
    2. m˙=3/(3,5×6)=0,143\dot{m} = 3/(3{,}5 \times 6) = 0{,}143 kg/s, atau 0,143/1,07×60=8,00{,}143/1{,}07 \times 60 = 8{,}0 L/menit. Bila aliran nyata lebih kecil, kenaikan suhu cairan menjadi lebih besar dan pengendali dapat menurunkan daya.
    3. Daya kompresor 3/2=1,53/2 = 1{,}5 kW, sehingga dua jam memakai 3 kWh. Pada 0,2 kWh/km energi itu setara 3/0,2=153/0{,}2 = 15 km jangkauan, yang perlu masuk perencanaan rute armada.
    4. Daya kompresor 4/2=24/2 = 2 kW, dan selama 25 menit energinya 2×25/60=0,832 \times 25/60 = 0{,}83 kWh. Energi ini diambil dari daya pengisian atau baterai, dan kapasitas kompresor yang sama tidak tersedia untuk kabin.
    5. Parkir di tempat teduh atau beratap, mengisi cepat pada jam yang lebih sejuk atau memakai pengisian AC lambat di malam hari, dan mendinginkan kabin saat kendaraan masih tersambung bila fiturnya ada. Ketiganya menurunkan suhu awal baterai atau beban termal tanpa menyentuh sistem tegangan tinggi atau refrigeran.
    6. Dugaan pertama adalah komponen bersama, misalnya kipas radiator, pompa, katup, atau kompresor AC, karena kedua sistem berbagi rangkaian pendingin. Teknisi gedung mencatat gejala dan data, tetapi tidak menambah refrigeran, membuka rangkaian cairan baterai, atau membuka kompresor dan kabel bertegangan tinggi.

    Referensi

    Sumber luar

    • Tools for Designing Thermal Management of Batteries in Electric Drive Vehicles (Presentation)osti.gov
    • Electric Vehicle Battery Thermal Issues and Thermal Management Techniquesdocs.nrel.gov
    • arXiv:2211.11250arxiv.org
    • 2021-01-0207: Impact of Thermal Architecture on Electric Vehicle Energy Consumption/Range: A Study with Full Vehicle Simulation - Technical Papersaemobilus.sae.org

    Bab terkait

    Uji diri · 3 soal

    Cek pemahaman sebelum berpindah bab

    Tulis jawaban dengan kata-kata Anda sendiri, lalu bandingkan dengan pembahasan dari latihan asli bab ini. Sistem tidak menebak benar-salah jawaban terbuka; Anda yang menilai bagian mana yang sudah dipahami.

    0/3dinilai

    Batas keselamatan tetap berlaku. Kuis ini menguji penalaran, bukan memberi izin melakukan pencampuran, penyetelan, pembongkaran, pengukuran berenergi, atau tindakan lapangan.

    1

    Pengisian 60 kW pada pak 400 V dengan resistans 0,1 Ω. Berapa panas di pak, dan berapa bila daya diturunkan ke 30 kW?

    2

    Berapa laju alir cairan pendingin dalam L/menit untuk membuang 3 kW dengan kenaikan suhu 6 K, cpc_p 3,5 kJ/(kg·K), dan massa jenis 1,07 kg/L?

    3

    Beban pendinginan kabin 3 kW dengan COP 2. Berapa energi yang dipakai selama dua jam menunggu, dan berapa kilometer setaranya pada 0,2 kWh/km?

    Progres penilaian mandiri0%

    Bab terdekat