22.11.2021
Baterie Tesla Model S. Co je uvnitř? Pojďme to vyřešit
Tesla Motors je tvůrcem skutečně revolučních ekologických vozů, které jsou nejen sériově vyráběny, ale mají také jedinečné vlastnosti, díky nimž je lze používat doslova každý den. Dnes se podíváme do útrob baterie Elektromobil Tesla Model S, zjistíme, jak to funguje, a odhalíme kouzlo úspěchu této baterie.
Podle North American Protection Agency prostředí(EPA), Model S vyžaduje jedno dobití 85 kWh baterií k ujetí více než 400 km, což je nejvýznamnější ukazatel mezi podobnými vozy prezentovanými na specializovaném trhu. Ke zrychlení na 100 km/h potřebuje elektromobil jen 4,4 sekundy.
Klíčem k úspěchu tohoto modelu je dostupnost lithium-iontové baterie, jehož hlavní komponenty dodává Tesle společnost Panasonic. Baterie Tesla jsou věcí legend. A tak se jeden z majitelů takové baterie rozhodl narušit její celistvost a zjistit, jak to uvnitř vypadá. Mimochodem, cena takové baterie je 45 000 USD.
Baterie je umístěna ve spodní části, díky čemuž má Tesla nízké těžiště a vynikající ovladatelnost. K tělu se připevňuje pomocí držáků.
Baterie Tesla. Pojďme to vyřešit
Přihrádka na baterie je tvořena 16 bloky, které jsou paralelně propojeny a chráněny před okolním prostředím pomocí kovových plátů a také plastovou výstelkou, která zabraňuje vnikání vody.
Před úplným rozebráním bylo změřeno elektrické napětí, které potvrdilo funkční stav baterie.
Sestava baterie se vyznačuje vysokou hustotou a přesností lícování dílů. Celý proces sběru probíhá ve zcela sterilní místnosti pomocí robotů.
Každý blok se skládá ze 74 prvků, vzhledově velmi podobných těm jednoduchým. AA baterie(Lithium-iontové články Panasonic), rozdělené do 6 skupin. Zároveň je téměř nemožné zjistit rozložení jejich umístění a fungování – to je velké tajemství, takže vyrobit repliku této baterie bude extrémně obtížné. Čínskou obdobu baterie Tesla Model S pravděpodobně neuvidíme!
Grafit slouží jako kladná elektroda a nikl, kobalt a oxid hlinitý jako záporná elektroda. .
Nejvýkonnější dostupná baterie (její objem je 85 kWh) se skládá ze 7104 podobných baterií. A váží asi 540 kg a jeho parametry jsou 210 cm na délku, 150 cm na šířku a 15 cm na tloušťku. Množství energie vyrobené pouze jednou jednotkou 16 se rovná množství vyrobené stovkou baterií notebooků.
Tesla při sestavování svých baterií využívá prvky vyrobené v různých zemích, jako je Indie, Čína, Mexiko, ale finální úprava a balení se vyrábí ve Spojených státech. Společnost poskytuje na své výrobky záruční servis až 8 let.
Tak jste se dozvěděli, z čeho se skládá baterie Tesla Model S a princip jejího fungování. Děkuji za pozornost!
Hlavním problémem elektromobilů není vůbec infrastruktura, ale samotné „baterie“. Instalovat nabíječky na každé parkoviště není tak těžké. A je docela možné zvýšit kapacitu elektrické sítě. Pokud tomu někdo nevěří, vzpomeňte si na explozivní růst celulárních sítí. Za pouhých 10 let nasadili operátoři po celém světě infrastrukturu, která je mnohonásobně složitější a dražší, než jaká je potřeba pro elektromobily. Bude existovat „nekonečný“ cash flow a vyhlídky na rozvoj, takže téma bude nastoleno rychle a bez velkého povyku.Jednoduchý výpočet spotřeby baterie pro Teslu model S
Nejprve pojďme zjistit, „z čeho je tento váš hot dog vyroben“. Bohužel na webu výrobce jsou údaje o výkonových charakteristikách zveřejněny pro kupujícího, který si ani nerad vzpomíná na Ohmův zákon, takže jsem musel hledat informace a udělat si vlastní hrubé odhady.Co o této baterii víme?
Existují tři možnosti, které jsou označeny kilowatthodinami: 40, 60 a 85 kWh (40 již byla ukončena).
Je známo, že baterie je sestavena ze sériových 18650 Li-Ion 3,7v baterií. Vyrábí ji Sanyo (aka Panasonic), kapacita každé plechovky je údajně 2600 mAh a hmotnost je 48 g. S největší pravděpodobností existují alternativní dodávky, ale výkonnostní charakteristiky by měly být ~ stejné a převážná část výrobní linky stále pochází od světového lídra.
(V sériových autech vypadají sestavy baterií úplně jinak =)
Uvádějí, že hmotnost plné baterie je ~ 500 kg (samozřejmě záleží na kapacitě). Vyhoďme ochranný obal, systém topení/chlazení, drobnosti a elektroinstalaci vážící, no, řekněme 100 kg, zbývá ~ 400 kg baterií. S jednou plechovkou o hmotnosti 48 g vyjde zhruba ~8000-10000 plechovek.
Ověříme předpoklad:
85 000 watthodin / 3,7 voltu = ~23 000 ampérhodin
23000/2,6 = ~8850 plechovek
To je ~425 kg
Takže to zhruba konverguje. Dá se říci, že je zde ~2600mAh prvků v množství cca 8k.
Tak jsem po provedení výpočtů narazil na film =). Vágně se zde uvádí, že baterie se skládá z více než 7 tisíc článků.
Nyní již snadno odhadneme finanční stránku problému.
Každá plechovka se dnes prodává průměrnému kupujícímu za ~6,5 $.
Abych nebyl neopodstatněný, potvrzuji screenshotem. 13,85 $ páry: 
Velkoobchodní cena z továrny bude podle všeho téměř 2x nižší. Tedy někde kolem 3,5-4 $ za kus. můžete si koupit i jednu bibiku (8000-9000 kusů - to už je seriózní velkoobchod).
A ukázalo se, že náklady na samotné bateriové články jsou dnes ~ 30 000 $ Samozřejmě je Tesla získává mnohem levněji.
Podle specifikace výrobce (Sanyo) máme garantováno 1000 dobíjecích cyklů. Ve skutečnosti se uvádí minimum 1000, ale faktem je, že pro ~8000 plechovek bude relevantní minimum.
Pokud tedy vezmeme standardní průměrný nájezd auta za rok jako 25 000 km (tedy někde kolem ~1-2 nabití týdně), dostaneme přibližně 13 let, než bude ZCELA 100% nepoužitelný. Tyto banky ale po 4 letech v tomto režimu ztrácejí téměř polovinu své kapacity (tato skutečnost byla u tohoto typu baterie zaznamenána). Ve skutečnosti v záruce stále fungují, ale auto má najeto poloviční. Operace v této podobě ztrácí veškerý smysl.
To znamená, že někde kolem 30-40 000 $ za 4 roky běžného používání vyjde nazmar. Na tomto pozadí vypadají jakékoli výpočty nákladů na nabíjení směšně (bude zde elektřina v hodnotě ~2-4k $ po celou dobu životnosti baterie =).
I z těchto hrubých čísel lze odhadnout vyhlídky na vytlačení „ICE smradů“ z automobilového trhu.
U sedanu podobného Modelu S se spalovacím motorem na 25 000 km ročně to bude stát ~2500-3000 $ na benzín. Za 4 roky ~ 10–14 000 $.
Závěry
Dokud cena baterií neklesne 2,5krát (nebo se ceny pohonných hmot nezvýší 2,5krát =), je příliš brzy mluvit o masivním převzetí trhu.Vyhlídky jsou však skvělé. Výrobci baterií zvýší kapacitu. Baterie budou lehčí. Budou obsahovat méně kovů vzácných zemin.
Jakmile u podobných plechovek (3.7v) dostupná velkoobchodní cena za kapacitu 1000mAh se sníží na 0,6–0,5 dolaru, začne masový přesun do elektromobilů(benzín bude mít stejné náklady).
Doporučuji sledovat další tvarové faktory baterie. Možná se jejich ceny budou měnit nerovnoměrně.
Předpokládám, že k takovému snížení cen dojde ještě před novou revolucí v technologii chemických baterií. bude rychlý evoluční proces, který bude trvat 2-5 let.
Samozřejmě zde zůstává riziko prudkého nárůstu poptávky po takových bateriích. Tím pádem je nedostatek surovin nebo zásob, ale zdá se mi, že vše klapne. Podobná rizika se v minulosti velmi přeceňovala a ve výsledku se vše tak nějak povedlo.
Zde je třeba poznamenat ještě jednu věc zajímavý bod. Tesla nezatavuje jen 8k plechovky do jedné „plechovky“. Baterie procházejí komplexním testováním, jsou vzájemně sladěny, vzniká kvalitní obvod, přidává se chytrý systém chlazení, kupa ovladačů, senzorů a dalších silnoproudých komponentů, které běžnému kupci zatím nejsou dostupné. Co tedy koupit nová baterie bude to levnější od Tesly než šetřit a brát všelijaké kánoe Tesla okamžitě přihlásila všechny zákazníky k odběru spotřebního materiálu, který stojí 10krát více než samotná nabíjecí energie. To je dobrý byznys =).
Další věc je, že se brzy objeví konkurenti. Například BMW se chystá začít vyrábět elektrickou řadu i (s největší pravděpodobností budu investovat do akcií BMW místo Tesly na mnoho let). No, pak - víc.
Bonus. Jak se změní globální trh?
Pokud jde o hlavní surovinu pro výrobu automobilů, spotřeba oceli prudce klesne. Hliník ze spalovacích motorů bude migrovat na díly karoserie, protože z oceli (příliš těžké) už není možné vyrábět karoserie elektromobilů. Bez spalovacího motoru nejsou potřeba složité a těžké ocelové součásti. V autě (a v infrastruktuře) bude výrazně více mědi, více polymerů, více elektroniky, ale nebude tam skoro žádná ocel (minimum v trakčních prvcích + podvozky a pancéřování. Všechno). I obaly na baterie se obejdou bez plechu =).Spotřeba olejů, maziv, kapalin a všech aditiv se sníží téměř na nulu. Zapáchající palivo se stane historií. Polymerů však bude potřeba stále více, takže Gazprom zůstává na koni =). Obecně je iracionální „spalovat“ olej. Lze z něj vyrábět tvrdé a odolné výrobky nejvyšší technologické úrovně. Éra uhlovodíků tedy elektromobily neskončí, ale reformy na tomto trhu budou vážné a bolestivé.
Ztráta kapacity baterie během provozu je jedním z problémů elektromobilů, a to navzdory skutečnosti, že tento proces je standardem pro všechna zařízení vybavená lithium-iontovými bateriemi. Odborníci z organizace Plug-in America však zjistili, že elektromobil je v tomto ohledu výjimkou.
Ano, udělali nezávislý výzkum, který ukázal, že ztráta el baterie Model S je malé i při dlouhých tratích. Zejména baterie tohoto vozu ztrácí v průměru 5 % svého výkonu poté, co vůz překoná hranici 50 tisíc mil (80 tisíc km) a při ujetí více než 100 tisíc mil (160 tisíc km) - dokonce méně než 8 % . Studie byla provedena na základě dat z 500 elektromobilů Tesla Model S, jejichž celkový počet najetých kilometrů byl více než 12 milionů mil (20 milionů km).
Plug-in America navíc provedla další studii, která ukázala, že za čtyři roky (od vstupu Tesla Model S na trh) se počet hovorů na čerpací stanice Tesla kvůli problémům s baterií, elektromotorem nebo nabíječkou výrazně snížil. .
Kapacita baterie může záviset na několika faktorech, jako je frekvence plně nabitá kapacita, doby v nenabitém stavu a počet rychlých nabití. Data modulu Plugin America také ukazují, že se výrazně zlepšila míra výměny hlavních komponent:
Tyto údaje jsou povzbudivé, ale navzdory tomu Tesla nadále pracuje na vylepšení své technologie baterií a článků. Společnost zahájila vědeckou spolupráci s výzkumnou skupinou Jeffa Dahna na Dalhousie University. Toto oddělení se specializuje na zvyšování životnosti buněk lithium-iontové baterie a jeho cílem je maximalizovat počet najetých kilometrů na baterii s malou ztrátou energie.
Všimněte si, že baterie Tesla Model S, stejně jako auto samotné, má od roku 2014 záruku 8 let a bez omezení najetých kilometrů. Poté generální ředitel Tesly Elon Musk vysvětlil toto rozhodnutí takto: „Pokud opravdu věříme, že elektromotory jsou mnohem víc spolehlivější než motory vnitřní spalování, s menším počtem pohyblivých částí...pak by to měla odrážet naše záruční politika.“
Jsou poháněny výhradně elektřinou uloženou v bateriích.
Od zahájení výroby svých elektromobilů Tesla modelová řada Model S a později Model X instalovaly baterie s kapacitou od 40 do 100 kWh, z nichž každá sestávala z 8, 12 nebo 16 sekcí.
Každá sekce se skládá z malých AA baterií Panasonic spojených navzájem, o něco větších než standardní AA baterie. Válcové baterie Tesly mají průměr 18 mm a výšku 65 mm. Za zmínku také stojí, že jejich výhoda spočívá v odolnosti, spolehlivosti a výkonu v náročných automobilových podmínkách.
1 - Baterie; 2 - Měnič napětí (DC/DC); 3 - Vysokonapěťový kabel (oranžový); 4 - Hlavní palubní nabíječka 10 kW; 5 — Přídavná nabíječka 10 kW (volitelná); 6 - Nabíjecí konektor; 7 - Modul pohonu;
Baterie 40 kWh
40kilowattová baterie se dodává ve dvou typech: 40kilowattová baterie s 8 sekcemi (segmenty/články) (na základě baterie Toyota RAV4 EV) a 60kilowattová baterie, která měla 12 článků a byla naprogramována tak, aby nabíjela až 40 kilowattů.
Tesla Model S 40 kWh nebyly oblíbené, a tak byla jejich výroba brzy dokončena.
Baterie 60 kWh
Baterie o výkonu 60 kW se skládala z 12 nebo 16 sekcí. 12článková baterie byla instalována na Model S40, 16článková baterie byla označena jako „NOVÁ“ a byla radikálně upravena.
Baterie 70/75 kWh
Kromě toho, že tato baterie byla instalována na modelu S60 (S60D), byla instalována také na S70 (S70D) a S75 (S75D), ale s
pokročilé funkce.
60 kWh baterie pro 60. model se vyznačovala absencí 77 AA baterie, u modelu S ze 70. let bylo všech 16 sekcí zcela naplněno bateriemi, čímž se zvýšila celková kapacita baterie.
Baterie 85/90 kWh
Baterie Tesla 85, 90 a 100 kWh se skládá ze 16 sekcí. Každý článek se skládá ze 444 AA baterií a má vlastní BMS desku, která řídí vyvážení všech článků.
Nejoblíbenější baterie dodávaná Teslou (85 kWh) obsahuje 7104 18650 baterií.
V roce 2015 společnost Panasonic přepracovala anodu a zvýšila kapacitu baterie přibližně o 6 %, což bateriovým sadám umožnilo uchovat až 90 kW energie. V důsledku toho se 90kilowattová baterie liší od 85kilowattové baterie bez kapacity:
- za prvé, kapacita baterie Panasonic 18650 v 85kilowattové baterii váží 46 gramů, v 90kilowattové baterii váží stejná baterie 48,5 gramu;
- za druhé, aktuální výkon v 85. baterii je 10C, v 90. je 25C (z tohoto důvodu je režim Ludicrous k dispozici pouze u Tesly s 90 a 100 kWh baterií, protože technické možnosti umožňují rychlejší dodání dynamika);
Baterie 100 kWh
Nejvýkonnější baterie Tesly. Vnitřní prvky baterie byly překonfigurovány tak, aby pojaly 516 18650 baterií na modul.
Celkem bylo do 100kilowattové baterie umístěno 8 256 baterií Panasonic, schopných uložit něco přes 100 kWh energie a umožnit elektromobilům Tesla ujet více než 500 kilometrů.
Tato baterie má proudový výstup 25C a představuje „nejmodernější“ v bateriovém inženýrství od Tesly.
A ani tento vývoj a zlepšování neustává. Pro další zlepšení účinnosti baterií a snížení nákladů postavila Tesla ve Sparks v Nevadě velkou továrnu na baterie s názvem Gigafactory 1.
Továrna vyrábí nový design baterie s názvem 2170. Má průměr 21 mm a výšku 70 mm a původně byla použita v Tesla Powerwall a Powerpack, stejně jako v novém sedanu Tesla Model 3, který je menší a levnější. než Model S.
Baterie 2170 má o 46 % větší objem než 18650 a o 10–15 % energeticky účinnější než 18650.
Velmi důležité je nabíjet baterii správně, a to správnou nabíječkou - originální nebo od kvalitního výrobce, jako od domácích nabíječky Baterie se přehřívá, jsou špatné kontakty a kvalita proudu, což má za následek značně ovlivněnou kapacitu baterie a její životnost.
Během provozu výrobce důrazně doporučuje nevystavovat vozidlo nepřetržitým teplotám nad +60C nebo pod -30C po dobu delší než 24 hodin
Doporučuje se zabránit úplnému vybití baterie. Pokud vůz není v provozu, energie se postupně spotřebovává na napájení palubní elektroniky (každý den se baterie vybije v průměru o 1 %).
Aby nedošlo k úplnému vybití, doporučuje se uvést vůz do úsporného režimu, ve kterém se vypne napájení palubní elektroniky, čímž se vybití sníží na 4 % za měsíc. Za zmínku také stojí, že v režimu úspory energie se nabíjení 12voltové baterie zastaví, což povede k jejímu úplnému vybití do 12 hodin. Proto v tomto případě budete muset připojit externí startovací baterii nebo ji vyměnit.
Nezapomeňte však, že při aktivaci úsporného režimu musíte auto připojit ke zdroji energie po dobu 2 měsíců, aby nedošlo k úplnému vybití baterie Tesla.
K tomuto autu obecně samozřejmě v poslední době docela kontroverzní vztah. Mnoho lidí diskutuje o tom, jaký je, jiní. Jsou lidé, kteří auto Tesla považují za výborný prvek PR kampaně postavené na prodeji něčeho, co už dávno existuje, ale nikoho nenapadlo z toho udělat auto a vyhlídek je málo pro to, a dokonce existuje
Nechme ale tyto spory za sebou a podívejme se na hlavní prvek tohoto vozu – baterie. Byli lidé, kteří nelenili a neudrželi určitou částku peněz, vzali a odpilovali autobaterii.
Takhle to vypadalo
Tesla Motors je tvůrcem skutečně revolučních ekologických vozů, které jsou nejen sériově vyráběny, ale mají také jedinečné vlastnosti, díky nimž je lze používat doslova každý den. Dnes se podíváme do útrob baterie elektromobilu Tesla Model S, zjistíme, jak funguje a odhalíme kouzlo úspěchu této baterie.
Podle Severoamerické agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) vyžaduje Model S jedno dobití 85 kWh baterií k ujetí více než 400 km, což je nejvýznamnější ukazatel mezi podobnými vozy prezentovanými na specializovaném trhu. Ke zrychlení na 100 km/h potřebuje elektromobil jen 4,4 sekundy.
Klíčem k úspěchu tohoto modelu je přítomnost lithium-iontových baterií, jejichž hlavní komponenty dodává Tesle společnost Panasonic. Baterie Tesla jsou věcí legend. A tak se jeden z majitelů takové baterie rozhodl narušit její celistvost a zjistit, jak to uvnitř vypadá. Mimochodem, cena takové baterie je 45 000 USD.
Baterie je umístěna ve spodní části, díky čemuž má Tesla nízké těžiště a vynikající ovladatelnost. K tělu se připevňuje pomocí držáků.
Baterie Tesla. Pojďme to vyřešit
Přihrádka na baterie je tvořena 16 bloky, které jsou paralelně propojeny a chráněny před okolním prostředím pomocí kovových plátů a také plastovou výstelkou, která zabraňuje vnikání vody.
Před úplným rozebráním bylo změřeno elektrické napětí, které potvrdilo funkční stav baterie.
Sestava baterie se vyznačuje vysokou hustotou a přesností lícování dílů. Celý proces sběru probíhá ve zcela sterilní místnosti pomocí robotů.
Každá jednotka se skládá ze 74 prvků, vzhledově velmi podobných jednoduchým AA bateriím (Lithium-iontové články Panasonic), rozdělených do 6 skupin. Zjistit rozložení jejich umístění a fungování je přitom téměř nemožné – to je velké tajemství, což znamená, že vyrobit repliku této baterie bude extrémně náročné. Čínskou obdobu baterie Tesla Model S pravděpodobně neuvidíme!
Grafit slouží jako kladná elektroda a nikl, kobalt a oxid hlinitý jako záporná elektroda. Zadaný objem elektrické napětí v kapsli je 3,6V.
Nejvýkonnější dostupná baterie (její objem je 85 kWh) se skládá ze 7104 podobných baterií. A váží asi 540 kg a jeho parametry jsou 210 cm na délku, 150 cm na šířku a 15 cm na tloušťku. Množství energie vyrobené pouze jednou jednotkou 16 se rovná množství vyrobené stovkou baterií notebooků.
Tesla při sestavování svých baterií využívá prvky vyrobené v různých zemích, jako je Indie, Čína, Mexiko, ale finální úprava a balení se vyrábí ve Spojených státech. Společnost poskytuje na své výrobky záruční servis až 8 let.
Tak jste se dozvěděli, z čeho se skládá baterie Tesla Model S a princip jejího fungování.
Další zajímavosti o Tesle: tady to je a tady to je
