Traction litium-ion batterierTesla, vad finns inuti?
Tesla Motors är skaparen av verkligt revolutionära eko-fordon - elbilar som inte bara produceras seriellt, men har också unika indikatorer som gör det möjligt för dem att använda bokstavligen dagligen. Idag kommer vi att se inuti Tesla-modellens elektriska fordonsbatteri, lära sig hur det är ordnat och avslöjar magiken med framgång för det här batteriet.
Leverans av batterier till kunder utförs i sådana lådor från OSB.
Den största och dyraste reservdelen för Tesla-modellen är ett block av ett dragbatteri.
Ett block av ett dragbatteri ligger i botten av bilen (i själva verket är det golvet i en elbil - bilen), på grund av vilken Tesla-modell S har ett mycket lågt tyngdpunkt och utmärkt hantering. Batteriet är fäst vid den kraftiga delen av kroppen med kraftfulla fästen (se foto nedan) eller utför rollen som en kraftbärare del av bilkroppen.
Enligt Nordamerikansk miljöskyddsbyrå, US Environmental Protection Agency (EPA) av en avgift för Tesla Traction-litiumjonbatteri med en nominell 400V DC-spänning, en kapacitet på 85 kWh, hk nog för 265 miles (426 km) av en körning, vilket gör att du kan övervinna det största avståndet bland liknande elbilar. Samtidigt accelererar en liknande bil från 0 till 100 km / h på bara 4,4 sekunder.
Hemligheten med framgång TESLA-modellen är högpresterande högeffektiv cylindriska litiumjonbatterier, leverantören av grundläggande element i det välkända japanska företaget Panasonic. Det finns en hel del rykten kring dessa batterier.
HANDLA OMdekan är dom ärfara håll dig undan!
En av ägarna och entusiasterna Tesla-modellen s från Förenta staterna bestämde sig för att helt demontera det använda batteriet för Tesla-modellens energiintensitet på 85 kWh för att studera det i detalj. Förresten är dess kostnad, som reservdelar, i USA 12 000 USD.
Från ovan placeras batteriet värme och ljudisoleringsbeläggning, som är stängd med en tjock polyetenfilm. Vi tar bort denna beläggning, i form av en matta och förbereder sig för demontering. För att arbeta med batteriet måste du ha ett isolerat verktyg och använda gummiskor och gummityddshandskar.
Tesla batteri. Ta isär!
Tesla-batteriet (dragbatteri) består av 16 batterimoduler, varje nominell spänning på 25V (batteripaketet - IP56). Sexton batterimoduler är anslutna i serie i batteriet med en nominell spänning på 400V. Varje batterimodul består av 444 element (batterier) 18650 Panasonic (vikt av ett batteri 46 g), som är anslutna enligt 6S74P (6-elementen i följd och 74 sådana grupper parallella). Totalt, i dragbatteriet Tesla - 7104 av sådana element (batterier). Batteriet är skyddat från miljön genom att använda ett metallhus med ett aluminiumlock. På insidan av det övergripande aluminiumslocket finns plastfoder, i form av en film. Det totala aluminiumkåpan är monterat med metallskruvar och gummipackningar, som är förseglade, dessutom med silikon tätningsmedel. Ett block av ett dragbatteri är uppdelat i 14 fack, en batterimodul placeras i varje fack. I varje fack på toppen och botten av batterimodulerna placeras arken av pressad glimmer. Lakan av glimmer ger bra elektrisk batteriisolering och värme från kroppen av ett elfordon. Separat placeras två av samma batterimoduler framför batteriet under locket. I var och en av de 16 batterimodulerna finns en inbyggd BMU-enhet, som är ansluten till det allmänna BMS-systemet, vilket hanterar arbetet, övervakar parametrarna, såväl som skyddar hela batteriet. Vanliga utgångsterminaler (terminal) ligger på baksidan av blocket av dragbatteri.
Innan den är helt demonterad, mättes den elektriska spänningen (det var ca 313,8V), vilket indikerar att batteriet är urladdat, men är i arbetsförhållande.
Batterimodulerna kännetecknas av en hög densitet av element (batterier) av 18650 Panasonic, som placeras där och noggrannheten hos monteringsdelar. Hela monteringsprocessen vid Tesla-anläggningen passerar i ett helt sterilt rum, med hjälp av robotar, även en viss temperatur och fuktighet motiverar.
Varje batterimodul består av 444 element (batterier), som ser extremt ut som enkla batterier - det här är litiumjoncylindriska ackumulatorer 18650, tillverkad av Panasonic. Energiintensiteten hos varje batterimodul från sådana element är 5,3 kWh.
I ackumulatorerna av 18650 Panasonic positiv elektrod - grafit och en negativ elektrod - nickel, kobolt och aluminiumoxid.
Teslas lastningsbatteri väger 540 kg, och dess dimensioner är 210 cm i längd, 150 cm bred och 15 cm i tjocklek. Mängden energi (5,3 kWh), som endast produceras av endast ett block (av 16 batterimoduler), är lika med det antal som produceras av hundratals batterier från 100 bärbara datorer. Till minus av varje element (batteri), en trådanslutning (en extern strömbegränsare), som, när den är överliggande (eller med en kortslutning), bränner och skyddar kretsen, och endast en grupp (av 6 batterier) fungerar inte där detta element var alla andra batterier fortsätter att fungera.
Teslas Tesla-batteri kyls och värms upp med hjälp av frostskyddsbaserat flytande system.
När du monterar sina Tesla-batterier gäller element (batterier) av Panasonic i olika länder, som Indien, Kina och Mexiko. Slutlig förfining och boende i batterifackets hus är tillverkade i USA. Tesla tillhandahåller garantitjänsten för sina produkter (inklusive batteri) i upp till 8 år.
På bilden (ovanifrån) är elementen 18650 panasoniska batterier (rullande från element från plus "+").
Således lärde vi oss från vilka Tesla-modellen S. består av Tesla-batteriet.
Tack för din uppmärksamhet!
Vi har delvis granskat batteriets konfiguration. Tesla modell S. Kapacitet 85 kW * h. Minns, huvudelementet i batteriet är den litiumjonuppladdningsbara cellen i företaget Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Panasonic cell, storlekar 18650
Figuren visar en typisk cell. Egentligen modifieras cellerna något i cellen.
Celldata parallell Anslut B. grupper av 74 st. Med en parallell anslutning är gruppspänningen lika med spänningen hos var och en av elementen (4,2 V) och gruppkapaciteten är lika med mängden av behållarna i elementen (250 AH).
Ytterligare sex grupper Ansluta sekventiellt i modulen. I detta fall summeras modulens spänning från spänningarna av grupper och är cirka 25 V (4,2 V * 6 grupper). Kapaciteten förblir 250 ah. Till sist, moduler är anslutna i följd i batteriet.. Totalt batteri innehåller 16 moduler (totalt 96 grupper). Spänningen hos alla moduler samtidigt summeras och uppgår till 400 V (16 moduler * 25 V).
Som en belastning för detta batteri är asynkron elektrisk enhet en maximal effekt på 310 kW. Eftersom p \u003d U * I, i det nominella läget vid en spänning på 400 V i kretsen flyter strömmen I \u003d P / U \u003d 310000/400 \u003d 775 A. Vid första anblicken kan det tyckas att det är en galen ström för sådan ett batteri". Men du bör inte glömma det med en parallell förening enligt den första lagen i Kirchhoff I \u003d I1 + I2 + ... i, där n är antalet parallella grenar. I vårt fall, n \u003d 74. Sedan inuti cellens grupp inre motstånd anser vi att det är konventionellt lika, då kommer strömmarna i dem att vara desamma.Följaktligen strömmar strömmen direkt genom cellen I \u003d I / n \u003d 775/74 \u003d 10,5 a.
Finns det mycket eller lite? Bra eller dåligt? För att svara på dessa frågor, se Lithium-ion-batteriets utloppskaraktäristik. Amerikanska folkhantverkare, demonterade batteriet, utförde en serie test. I synnerhet visar figuren spänningsoscillogram när cellutsläppen tagits från den verkliga Tesla modell S., strömmar: 1a, 3a, 10a.
Splash på kurvan 10 A på grund av manuell belastning på 3A. Författaren till experimentet löst parallellt en annan uppgift, vi kommer inte sluta på det.
Såsom framgår av figuren uppfyller utmatningen av en ström av 10 A fullständigt kraven för spänningen hos cellen. Detta läge motsvarar kategorin av kurvan 3c. Det bör noteras att vi tog det mest kritiska fallet när motorns makt är maximal. Verkligen med hänsyn till användningen av en tvådimensionell enhet med ett optimalt växelförhållande av växellådor, kommer bilen att fungera med en urladdning 2 ... 4a (1c). Endast vid ögonblicken med mycket skarp acceleration, när man kör upp ett berg med hög hastighet, kan cellströmmen nå i en topp på 12 ... 14 A.
Vilka andra fördelar ger det? För denna belastning i fallet med likström kan kopparledarens tvärsnitt väljas 2 mm.kv. Tesla motorer. Dödar två harar här. Alla anslutningsledare utför också säkringsfunktionen. Följaktligen är det inte nödvändigt att använda ett dyrt skyddssystem, dessutom använda säkringar. De anslutande ledarna själva i fallet med strömöverbelastning på grund av det lilla sektionen smält och förhindrar en nödsituation. Vi skrev mer om detta.
På bilden är ledarna 507 de flesta kontakter.
Slutligen, överväga den sista frågan, som oroar sig för modernitetens sinnen och orsakar en våg av tvister. Varför använder litiumjonbatterier Tesla?
Omedelbart gör en reservation, det specifikt i denna fråga kommer jag att uttrycka min egen, subjektiv åsikt. Du kan inte hålla med honom)
Vi utför en jämförande analys av olika typer av batterier.
Självklart har litiumjonbatteri de högsta specifika indikatorerna idag. Det bästa batteriet över energitätheten och förhållandet mellan massor / dimensioner är fortfarande inga tyvärr, det finns ingen massproduktion. Det är därför B. Tese Det visade sig göra ett sådant balanserat batteri, vilket gav en stroke på upp till 500 km.
Den andra anledningen, enligt min mening, marknadsföring. Alla samma, i genomsnitt är resursen för sådana celler ca 500 cykler laddning-urladdning. Och det innebär att med den aktiva användningen av bilen måste du ersätta det maximala batteriet om två år. Även om företaget verkligen är.
Denna bil är i allmänhet naturligtvis nyligen en ganska kontroversiell inställning. Många diskuterar vad han, andra. Det finns människor som anser Tesla-bilen med ett utmärkt element i en PR-kampanj byggd på försäljningen av det faktum att det länge funnits, men det hände aldrig för någon från detta för att göra en bil, och han har lite och till och med existerar
Men låt oss lämna dessa kontrovers "överbord" och titta på huvudelementet i den här bilen - Batterier. Det fanns människor som inte var lat och inte klättrade lite pengar tog och såg batteriet från bilen.
Så såg det
Tesla Motors är skaparen av verkligt revolutionära ekobilar, som inte bara produceras seriellt, men har också unika indikatorer som gör det möjligt för dem att använda bokstavligen dagligen. Idag kommer vi att se inuti det elektriska fordonet Batteri Tesla modell s Lär dig hur det är ordnat och avslöjar magiken med framgång för detta batteri.
Enligt Nordamerikanska miljöskyddsbyrån (ELE) är modell S tillräckligt en post-85 kW batterier för att övervinna mer än 400 km, vilket är den viktigaste indikatorn bland sådana bilar som presenteras på den specialiserade marknaden. För överklockning upp till 100 km / timme är endast 4,4 sekunder tillräckligt för elektrokaria.
Nyckeln till framgången med denna modell är närvaron av litiumjonbatterier, vars huvudkomponenter levereras för Tesla av Panasonic. Tesla batterier är sheaven legender. Och därför bestämde en av ägarna till ett sådant batteri att bryta sin integritet och ta reda på vad det är inne. Förresten är kostnaden för ett sådant batteri lika med 45 000 USD.
Batteriet är beläget i botten, tack vare vilket Tesla har ett lågt tyngdpunkt och utmärkt hantering. Han ansluter sig till kroppen genom parentes.
Tesla batteri. Ta isär
Batterifacket är bildat med 16 block som är parallella med och fäktning från miljön med hjälp av metallplattor, såväl som en plastöverdrag som förhindrar att vatten kommer in.
Innan den helt demonterades, mättes den elektriska spänningen, bekräftade batteriets arbetsförhållande.
Ackumuleringen av batterierna kännetecknas av hög densitet och precisionsmonteringsdelar. Hela konfigurationsprocessen passerar i ett helt sterilt rum med robotar.
Varje block består av 74 element, det ser extremt ut som enkla blybatterier (Panasonic litiumjonceller) uppdelade i 6 grupper. Samtidigt, ta reda på att ordningen för deras placering och arbete är nästan orealistiskt - det här är en stor hemlighet, vilket innebär att kopian av detta batteri är extremt svårt. Kinesisk analog av Tesla-modellens batteri är det osannolikt att vi ser!
En positiv elektrods roll är grafit, och negativ - nickel, kobolt och aluminiumoxid. Den angivna mängden elektrisk spänning i kapseln är 3,6V.
Den mest kraftfulla av de befintliga batterierna (dess volym är 85 kW * h) består av 7104 liknande batterier. Och det väger ca 540 kg, och dess parametrar är 210 cm i längd, 150 cm i bredd och 15 cm i tjocklek. Mängden energi som produceras av bara ett block av 16 är lika med det antal som produceras av hundratals batterier från bärbara datorer.
Vid montering av sina Tesla-batterier görs element som tillverkas i olika länder, som Indien, Kina, Mexiko, men slutlig förfining och utrustning i USA. Företaget tillhandahåller garantitjänst för sina produkter i upp till 8 år.
Så du lärde dig från vilken Tesla-modellens batteri och principen om sitt arbete.
En annan intressant sak om Tesla: Här är du, och här är det
Den drivs uteslutande från el som lagras i batterier.
Från början av produktionen av Tesla på dess elektrokare av modellserien, och senare, och på modell X installerade batteriet med en kapacitet från 40 till 100 kWh, var och en består av 8, 12 eller 16 sektioner.
Varje sektion är sammankopplad av små "finger" panasoniska batterier, något överstiga standard AA-batterier i storlek. Tesla cylindriska batterier har en diameter av 18 mm och en höjd av 65 mm. Det är också värt att notera att deras fördel är i hållbarhet, tillförlitlighet och produktivitet i hårda bilförhållanden.
1 - Uppladdningsbart batteri 2 - Voltomvandlare (DC / DC); 3 - Högspänningskabel (orange färg); 4 - Huvud ombord laddare 10 kW; 5 - Ytterligare laddare 10 kW (valfritt); 6 - Laddare; 7 - Drivmodul;
Batteri 40 kWh.
Det 40 kilcylindriga batteriet är två typer: 40 kilowattbatteri med 8 sektioner (segment / celler) (skapat på grundval av Toyota Rav4 EV-batteriet) och det 60-killattbatteri där det fanns 12 celler och var programmerad att ladda upp till 40 kilowatt.
Tesla modell s 40 kWh använde inte popularitet, så deras produktion var snart färdigställd.
Batteri 60 kWh.
60 kW batteri bestod av 12 eller 16 sektioner. 12-sektionen installerades på modellen S40, det 16-sektiva batteriet fick beteckningen "ny" och modifierades radikalt.
Batteri 70/75 kWh.
Dessutom installerades det här batteriet på modell S60 (S60D), det var också installerat på S70 (S70D) och S75 (S75D), men med
Utökade funktioner.
60 kWh-batteriet för den 60: e modellen präglades av bristen på 77 fingerbatterier, för 70-talet S, var alla 16 sektioner fyllda med batterier helt, på grund av vilken den totala batterikapaciteten ökade.
Batteri 85/90 kWh.
Tesla batteri 85, 90 och 100 kWh består av 16 sektioner. Varje cell består av 444 "finger" batterier och har sitt eget BMS-kort, som hanterar balansering av alla celler.
Den mest populära ackumulatorn medföljer Tesla (85 kWh), innehåller 7104 batterier 18650.
År 2015 ändrade Panasonic anoddesignen, vilket ökade batterikapaciteten på ca 6%, så att batteriblocken lagrar upp till 90 kW av energi. Som ett resultat skiljer sig från 90 kilowatte-batteriet från 85 kil-cylling utan kapacitet:
- för det första har Panasonic 18650s batterikapacitet i ett 85 kilowatte-batteri en vikt - 46 gram, i ett 90 kilowatte-batteri, väger samma batteri 48,5 gram;
- för det andra är det en aktuell tid i det 85: e batteriet - 10C, i 90-25C (av den anledningen är det löjliga läget endast tillgängligt på Tesla med 90 och 100 kWh batteri, eftersom de tekniska möjligheterna tillåter dig att ge en maskin mer yster);
100 kWh batteri
Det mest kraftfulla Tesla-batteriet. Interna batterielementen omkonfigurerades så att 516 18650 batterier i varje modul.
Totalt placerades 8256 Panasonic-batterier i ett 100 kilowatte-batteri, som kunde lagra lite mer än 100 kWh energin, och tillåta att Electric Crafts of Tesla passerar mer än 500 kilometer.
Detta batteri har tokotdach 25c och representerar "sista ordet" i batteriteknik från Tesla-företaget.
Och även på detta, slutar inte utvecklingen och förbättringen. För att ytterligare förbättra effektiviteten hos batterier och minska kostnaderna har Tesla byggt en stor batterifabrik i gnistor, Nevada, som kallas GigaFactory 1.
Fabriken producerar en ny batteridesign som heter 2170. Den har en diameter av 21 mm och en höjd av 70 mm, och ursprungligen används i Tesla Powerwall och PowerPack, liksom i den nya Tesla-modellen 3 Sedan, vilket är mindre och billigare från Modell S.
Batteriet 2170 är 46% mer i volym än 18 650 och 10-15% mer energieffektivt än 18650.
Det är mycket viktigt att korrekt ladda batteriet, nämligen med en korrekt laddare - original eller från en högkvalitativ tillverkare, eftersom batteriet är överhettat, dåliga kontakter och dålig kvalitet, som ett resultat av vilket han starkt påverkar kapaciteten och Batteriets hållbarhet.
Under drift rekommenderar tillverkaren starkt inte exponering av bilen till de kontinuerliga effekterna av temperaturen ovan + 60 ° C eller under -30C mer än 24 timmar
Det rekommenderas att förhindra fullständig urladdning av batteriet. Om bilen inte är driven, används energin gradvis på kraften i inbyggd elektronik (batteriet är dagligen urladdat med i genomsnitt 1%).
För att förhindra full urladdning rekommenderas det att överföra bilen till energisparläget, vilket stänger av strömmen i inbyggd elektronik, vilket kommer att minska urladdningen till 4% per månad. Det är också värt att notera att i energisparläge stannar laddning av ett 12-volt batteri att i 12 timmar kommer att leda till en fullständig urladdning. Därför måste du i det här fallet ansluta till ett externt startbatteri eller byt ut det.
Men du bör inte glömma att när du aktiverar energisparläget - måste du ansluta bilen till strömkällan i 2 månader för att förhindra full utsläpp av Tesla-batteriet.
Förlusten av batterikapacitet under drift är ett av problemen med elfordon, trots det faktum att denna process är normen för alla anordningar som är utrustade med litiumjonbatterier. Emellertid fann experterna från organisationen Plug-in America att elbilden i detta avseende är ett undantag.
Så de tillbringade oberoende studie Vilket visade att förlusten av kraften i modellens batteri även under lång sikt är liten. I synnerhet, batteriet i den här bilen förlorar den genomsnittliga 5% av sin kapacitet efter att ha övervunnit maskinen på 50 tusen mil (80 tusen km), och när du kör mer än 100 tusen mil (160 tusen km) - och hela 8 %. Studien genomfördes på grundval av data 500 Tesla-modellens elektrocars, vars totala körsträcka uppgick till mer än 12 miljoner miles (20 miljoner km).
Dessutom innehöll Plug-in America en annan studie som har visat att om fyra år (från utgåvan av Tesla-modellen s till marknaden), antalet överklaganden till Tesla-bensinstationerna på grund av problem med batteriet, elektriska Motor eller laddare minskad enhet.
Batterikapaciteten kan bero på flera faktorer, såsom frekvensen av fullständig laddning av behållaren, perioderna av vistelse i det oladdade tillståndet och antalet snabb laddning. Plugin America-data visar också att ersättningsskoefficienter för huvudkomponenterna har förbättrats avsevärt:
Sådana data uppmuntras, men trots denna Tesla fortsätter att arbeta med att förbättra batteriet och celltekniken. Företaget började vetenskapligt samarbete med forskargruppen Jeff Dahn University of Dalhaus. Denna avdelning är specialiserat på att öka livslängden för celler av litiumjonbatterier, och dess mål är den maximala förlängningen av körningen på batteriet med en liten strömförlust.
Observera att Tesla-modellens batteri, liksom själva bilen sedan 2014 har en garanti för en period av 8 år och utan restriktioner för körsträcka. Då förklarade chefen för Tesla Ilon Mask antagandet av en sådan lösning så här: "Om vi \u200b\u200bverkligen tror att elmotorerna är mycket mer tillförlitliga än motorer av förbränning, med färre rörliga delar ... då bör vår garantipolitik återspegla det .
