Tesla Model 3

[RNM]

Quando eu disse que chumbou à cadeira de transferência de calor com o problema que a Tesla "lhe" deu, fi-lo por brincadeira. A mim pareceu-me óbvio que era por brincadeira mas resolveu interpretar de outra forma.

Quando se diz que alguém não sabe sobre determinado tema, não estamos a ofender a pessoa, estamos a constatar o facto de que essa pessoa ainda não teve oportunidade de aprender correctamente sobre o tema. Não havendo uma deficiência mental, qualquer pessoa pode aprender sobre qq tema, tendo acesso à informação correcta e completa e, claro, tendo vontade de aprender.
Não é por alguém saber mais sobre determinado assunto que vale mais que outro. Aliás, se eu tivesse 1€ por cada assunto do qual não pesco patavina, estaria rico!

Agora, quando se tenta dar a entender que falta "intelecto" a alguém, isso sim é deselegante e tira qq vontade de lhe explicar seja o que for, coisa que por acaso que ia perder o meu tempo no fds a explicar.

Relativamente à falta de argumentos técnicos, eles foram apresentados: química usada, comparação dimensional relevante para a questão, diferença entre capacidades térmicas dos fluídos por unidade de volume. Por ventura, não soube relacionar estes parâmetros com a questão em mãos, pondo-os na gaveta da "fé". Tire-os de lá e use-os pq são indispensáveis para os cálculos que pretende fazer.

O paper da Sunon está correctíssimo, para a aplicação que foi escrito: troca de ar por outro para manter X temperatura do ar dentro de determinado espaço. Sobre a temperatura do equipamento que está a aquecer esse espaço sabemos zero, literalmente zero, daquilo que nos faz falta saber. Porquê? Porque não temos qualquer indicação sobre o coeficiente de transmissão térmica. Sem saber isto, nunca saberemos a que temperatura se encontram as células, invalidando qq tentativa de dimensionamento do sistema de arrefecimento.
Se o Pedro soubesse alguma coisa sobre este tema, teria percebido o que lhe escrevi há 2 dias atrás:

A isto, pode juntar a diferença entre condução e convecção.

E o segredo dos cálculos correctos está exactamente aqui.
O primeiro passo, tal como diz o paper da Sunon, é determinar o "Total Cooling Requirements", valor que não irá saber sem antes falar com os Srs. Nusselt, Reynolds, Kelvin, Carnot, Bernoulli, entre outros.

Assim sendo, aproveite para fazer 2 coisas: ler bastante mais sobre o tema e parar de fazer contas, pq os 5 Srs. acima já dão voltas na campa...

[PedroSantos]

Há ainda a questão de como conseguir um AC com potência de arrefecimento de 10kW no espaço reduzido de um carro, embora isso seja irrelevante para o tipo de refrigeração (líquido ou ar). Aqueles AC que vemos tipicamente nas casas são de bem menos que 10kW de potência de arrefecimento, e já têm um tamanho muito considerável...

Garantir os 800CFM (não estou a verificar as tuas contas, assumo como corretas) totais que apresentas no carro, considerando as elevadas perdas (escoamento não laminar) que irão haver no circuito de arrefecimento, também não é tarefa fácil. Ocupa muito (precioso) espaço. A não ser, claro, que o sistema de arrefecimento continue a ser deficitário como é no atual Model S, mas permitindo estender o tempo em que a carga pode ser realizada à potência máxima vs um sistema sem qualquer tipo de arrefecimento.

Eu acho que a implementação de um sistema de arrefecimento a ar para o caso da Tesla tem muitos (demasiados?) desafios a vencer.

mjr,

Obrigado pela opinião.

Os 880 CFM estão errados. Pf. veja as contas no meu post anterior: para os 10.000W de total calor do pack (1250W por módulo) a necessidade é de apenas 105 CFM (6.3 m/s ou 22 kms/h) mantendo condutas circulares de ~5cm em cada módulo.

Que é um valor muito mais fácil de realizar.

O autor dos artigos também desenvolveu uma sugestão de controlo térmico que usa o HVAC + bomba de calor com 3 circuitos independentes para condicionar as temperaturas dentro dos sistemas do carro :
[img]https://staticseekingalpha.a.ssl.fastly ... origin.jpg[/img]

Apenas para curiosidade.

[PedroSantos]

Esses 300kW do inversor são de certeza para a versão Performance, mas a dúvida é: são 300kW no total para os 2 motores ou 300kW para o motor traseiro?

Já que foi dada uma folha em branco aos engenheiros da electrónica de potência, porque não usar apenas um inversor para os 2 motores ?

alexmol,
Pela leitura do artigo, não parece:

Não vejo nada no artigo, que descarte a hipótese de um inversor único para os 2 motores.
Pelo contrário, a frase "the inverter architecture for the Model 3 will have a capacity of “over 300kW”" dá-me a entender o contrário, que será uma potência total.
É o problema de estar-mos aqui a especular.

Parece-me que este inversor será para a versão "normal" RWD, visto que no Model S RWD já usam um com 320kW (sendo o Model 3 um carro mais pequeno e mais leve)...

Se a ideia é ter 2 inversores nas versões AWD não acredito que a versão RWD do Model 3 venha com 300kW.
Isso não daria um tempo dos 0 aos 100km/h inferior a 6 segundos, daria menos de 4 segundos.
Se o Model S P85, bem mais pesado, faz 3.9 segundos com 310-320kW então o model 3 RWD seria mais rápido que um S P85, não faz sentido e não foi isso que as pessoas que andaram de Model 3 no evento de revelação sentiram.

Um Tesla Model S 70 RWD faz 5.5 segundos com 285kW.
Quantos kW precisa a versão base do Model 3 para os mesmos 5.5 segundos?
Se o Model 3 tiver realmente o cx anunciado e pesar mesmo o que já escreveste neste tópico então os 300kW será o valor total (frente+trás) da versão Performance, IMHO.

Alexmol,

No model S, os inversores do dual motor são de 250kW na traseira e 250kW na frente para a versão "normal". Na versão "performance" o traseiro é de 320kW (mantendo o da frente com 250kW) que é o mesmo que é também utilizado na traseira da versão single-motor.

Ou seja, e segundo a minha interpretação do artigo, para o Model 3, a versão single-motor teria este novo inversor de 300 kW no motor traseiro, que também seria o mesmo utilizado no motor traseiro da versão dual-motor "performance". Para o motor da frente (versão dual-motor "normal" ou "performance") nada é dito.

Se a Tesla usar apenas um inversor para os dois motores...isso também seria uma (grande) novidade... (mas honestamente tenho dúvidas)

[PedroSantos]

O paper da Sunon está correctíssimo, para a aplicação que foi escrito: troca de ar por outro para manter X temperatura do ar dentro de determinado espaço. Sobre a temperatura do equipamento que está a aquecer esse espaço sabemos zero, literalmente zero, daquilo que nos faz falta saber.

RNM,

O pretendido é saber qual a quantidade de Ar que é necessário para dissipar XºC de temperatura (|Tactual - Tpretendida|) existente em um determinado sistema [fechado].

Retirado do paper da Sunon:

All of designers in electric and electronic fields determine the air flow needed to dissipate heat from a given system. A required air flow is determined by knowing the power consumed in the system and the amount of air needed to remove sufficient heat from the system to limit its rise in temperature.
(...)
The volume of air flow required to cool an equipment can be determined, if the internal heat dissipation and the total rise in temperature allowable are known [by the formula H = Cp×W×△T ]

Se quiser participar nesta discussão contribua positivamente com argumentos e factos. Assim, apresente pf. argumentos e factos que PROVEM que este método de cálculo ou os seus resultados estão errados para o problema colocado.

Se apresentar dados e argumentos convincentes eu sou o primeiro a dar-lhe razão, prometo!

O resto é completamente inútil e irrelevante para a conversa.

[RNM]

O sistema fechado contém 2880 sólidos que pretende arrefecer e um volume de ar. Se só está a calcular o que acontece à temperatura do gás, não tendo em consideração todas as restantes informações relevantes que já lhe dei, quer que lhe diga...? Que está errado? Outra vez?

Qual será a temperatura da superfície célula? Qual é a temperatura, do material activo, que se pretende assegurar?

Quer as contas feitas só para demonstrar que sei do que estou a falar ou já agora umas simulações que demoram umas horas a fazer? Oh amigo, tenha paciência, quem paga tem primazia e quem me chama pouco inteligente nem pagando. Uma coisa lhe garanto, não vai ser com apenas uma fórmulazinha básica e uma calculadora online que vai ficar a saber o que quer.

PS- Coisa estranha, a transferência térmica não é linear com velocidade do fluído...
[img]http://docs.engineeringtoolbox.com/docu ... icient.png[/img]

[alexmol]

Ou seja, e segundo a minha interpretação do artigo, para o Model 3, a versão single-motor teria este novo inversor de 300 kW no motor traseiro, que também seria o mesmo utilizado no motor traseiro da versão dual-motor "performance". Para o motor da frente (versão dual-motor "normal" ou "performance") nada é dito.

Assumindo como certa essa afirmação e outra mais atrás:

os 1400 Kgs a 1600 Kgs são um intervalo "generoso". Pode ser inclusive mais leve

Só tenho a dizer:

Epá, o meu Model ≡ versão base vai ser uma BOMBA!

[mjr]

Eu suspeito que a velocidade teria de ser bem superior para conseguir que a temperatura da célula não fosse demasiado elevada. Os cálculos até agora apresentados indicam os requisitos de velocidade do ar para garantir uma diferença de temperatura no ar. Não é nas células. A grande incógnita é que temperatura atingem as células quando emitem a potência indicada. Calcular isso é extremamente difícil e os softwares que o fazem são caríssimos. Se as células forem lisas a transferência de calor é fraca, se forem rugosas melhora a transferência de calor mas aumenta a resistência à passagem do ar.

De facto a este nível é difícil opinar sem ter experiência em projeto deste tipo de coisas.

[RNM]

Contas rápidas sobre aceleração e potência, pela variação da energia cinética (Ec).
[img]http://i1030.photobucket.com/albums/y36 ... 0x9f4b.jpg[/img]

[PedroSantos]

O sistema fechado contém 2880 sólidos que pretende arrefecer e um volume de ar. Se só está a calcular o que acontece à temperatura do gás, não tendo em consideração todas as restantes informações relevantes que já lhe dei, quer que lhe diga...? Que está errado? Outra vez?

Qual será a temperatura da superfície célula? Qual é a temperatura o material activo que se pretende assegurar?

Quer as contas feitas só para demonstrar que sei do que estou a falar ou já agora umas simulações que demoram umas horas a fazer? Oh amigo, tenha paciência, quem paga tem primazia e quem me tem chamar de pouco inteligente nem pagando. Uma coisa lhe garanto, não vai ser com apenas uma fórmulazinha básica e uma calculadora online que vai ficar a saber o que quer.

RNM,

Eu prometo que este é a minha última resposta a si sobre este assunto

Em primeiro lugar, vou-lhe contar um segredo (que espero que fique só entre nós, para não defraudar algumas das expectativas criadas): Eu NÃO trabalho para a Tesla

Ou seja, na verdade EU até NÃO vou desenvolver este sistema na realidade (parece inacreditável, não é ?)

O RNM está a levar muito a sério esta discussão. Mas, deixe-me dizer-lhe o seguinte:

Eu não lhe pedi para fazer nenhumas "contas" ou "simulações que demoram horas a fazer", eu pedi-lhe para argumentar e provar que ESTE método que foi utilizado para calcular a massa necessária de AR para dissipar uma quantidade de temperatura, está errado (se questão parece diferente, é porque é mesmo diferente).

Como não respondeu, eu respondo por si à minha própria pergunta.

Este método, na verdade, até funciona e incrivelmente PODE ser utilizado no problema pretendido.

Este método (e esta última fórmula) é uma SIMPLIFICAÇÃO do cálculo da quantidade de fluxo de massa (de ar) em pés cúbicos por minuto (CFM) para a dissipação de uma quantidade fixa de CALOR (em Watts) utilizando o elemento "AR" num SISTEMA (equipamento) fechado (que neste caso, admite-se ser selado também).

Repare, (e eu vou admitir que sabe a diferença entre CALOR e TEMPERATURA), aqui, neste caso, não se pretende saber a TEMPERATURA à superfície das células, é irrelevante. Na verdade, isso já se sabe (ou é assumido). É dado pelo modelo das células qual é o intervalo de temperatura a que estas operam de acordo com a corrente de descarga. Por exemplo, para o caso das NCR18650B (http://www.batteryspace.com/prod-specs/NCR18650B.pdf) a temperatura máxima de descarga são 60ºC. Sabendo que ~40ºC é a temperatura "ideal" (onde a célula descarrega maior capacidade), significa que existem cerca de 20º de diferencial de temperatura que se pretende obter.

Sabendo também (ou neste caso estimando) quantos WATTS de CALOR é que cada célula perde no máximo (e por conseguinte o total por módulo), sabe-se o que se precisa de saber, para calcular a "quantidade de massa de AR" necessária para dissipar esse CALOR do interior do sistema de forma a que as células operem na temperatura pretendida.

Esta fórmula tem limitações e integra os factores de conversão da capacidade térmica e da densidade especificamente do AR para convecção forçada, daí a sua simplificação. Se fosse usado outro gás ou fluido, esta fórmula não poderia ser utilizada.

Se era possível usar outras fórmulas e outro métodos mais precisos com mais variáveis para calcular o mesmo resultado ? Claro que sim. Mas esta simplificação FUNCIONA e permite rapidamente perceber a ordem de grandeza necessária à sua realização.

Eu tentei dizer-lhe que há várias formas de "esfolar um gato". Em engenharia e em ciência há sempre várias abordagens a um problema.

Se a Tesla realmente avançar para o desenvolvimento de um sistema deste género, tenho a certeza que terá pessoas mais capazes que você ou eu para o desenvolver.

[PedroSantos]

Ou seja, e segundo a minha interpretação do artigo, para o Model 3, a versão single-motor teria este novo inversor de 300 kW no motor traseiro, que também seria o mesmo utilizado no motor traseiro da versão dual-motor "performance". Para o motor da frente (versão dual-motor "normal" ou "performance") nada é dito.

Assumindo como certa essa afirmação e outra mais atrás:

os 1400 Kgs a 1600 Kgs são um intervalo "generoso". Pode ser inclusive mais leve

Só tenho a dizer:

Epá, o meu Model ≡ versão base vai ser uma BOMBA!

alexmol,

Tem dúvidas disso ?

PS: Eu não disse que a Tesla iria usar o inversor de 300kW apenas no motor traseiro em single-motor. Eu não faço ideia. Apenas estou a extrapolar de acordo com o que acontece com o Model S. No Model 3, pode ser completamente diferente