Разбор 100-киловаттчасной батареи Tesla обнаружил новую систему охлаждения и емкость 102 кВт·ч
В мире довольно много людей, которые любят проверять соответствие заявлений производителей различных устройств и систем реальному положению вещей. Один из таких правдолюбцев — владелец электромобиля Tesla Джейсон Хьюз (Jason Hughes). Он первым обнаружил тот факт, что емкость батарей транспортного средства не всегда соответствует заявленным характеристикам. В частности, при разборке батареи на 85 кВт*ч оказалось, что реальная емкость аккумулятора составляет всего 81 кВт*ч с доступной емкостью 77 кВт*ч.
Сейчас Хьюз получил в свое распоряжение новый комплект батарей емкостью в 100 кВт*ч. Этот комплект он незамедлительно разобрал и выяснил, что здесь реальность тоже расходится с заявлениями Tesla Motors. Правда, в этот раз емкость выше обещанного компанией: вместо 100 кВт*ч реальная емкость батареи составила 102,4 кВт*ч.
Хьюз взломал систему управления электропитанием автомобиля, что позволило ему провести ряд манипуляций с аккумуляторами для прояснения их характеристик. Он также стал первым владельцем электромобиля Tesla, кто разобрал представленный компанией в августе 2016 года аккумулятор на 100 кВт*ч. Компания тогда заявила, что плотность размещения элементов в аккумуляторе выше предыдущих моделей, плюс батарея получила несколько улучшений, включая обновленную архитектуру, систему охлаждения и электронные компоненты. Представители компании описали нововведения как «значительные изменения».
После разборки оказалось, что один модуль аккумулятора содержит 516 ячеек. Всего в батарее оказалось 8256 ячеек. Это на 16% больше, чем в предыдущих батареях емкостью 85/90 кВт*ч.
«Они (компания Tesla Motors — прим. ред.) добавили несколько новых рядов ячеек в модуль. Но что о слухах относительно охлаждения? Да, разработчики действительно обновили систему, но здесь нет экзотики. В новых модулях просто сделали два более коротких и тонких контура охлаждения. Таким образом, охладителю не приходится обходить слишком много ячеек перед выходом», — заявил Хьюз в своем блоге.
Он также показал разобранную старую (вверху) и новую (внизу) батареи на 85 кВт*ч и 100 кВт*ч соответственно. По словам Хьюза, у новинки 98,4 кВт*ч оперативной емкости и буфер на 4 кВт*ч, что дает общую емкость в 102,4 кВт*ч.
Архитектура батареи действительно претерпела значительные изменения, но внешне аккумулятор остался практически таким-же. С новым приобретением электромобиль Model X P90D, принадлежащий Хьюзу, превратился в модель P100D.
По словам технического директора компании, некоторые ключевые новинки, добавленные в новый аккумулятор, разработаны в полном соответствии с планами развития технологии в Tesla Motors. Именно четкое соблюдение плана и новые технологии позволили компании выпустить Tesla Model 3.
Что касается совместимости, то у батарей нового образца прежняя конструкция коннектора кабеля высокого напряжения, низкого напряжения и коннектора системы охлаждения. Правда, появилось обновленное кольцо, опоясывающее коннектор кабеля высокого напряжения. В целом, новые батареи полностью совместимы с любыми разновидностями Tesla Model S или Tesla Model X.
Правда, коннектор оранжевого цвета можно снять, для того, чтобы заменить на коннектор, совместимый с Tesla Model S. Так что проблемы совместимостью нет — обновленные аккумуляторы подходят для большинства моделей электромобилей от Tesla.
Где производят аккумуляторы?
В этом месяце корпорация Tesla Motors заявила о начале производства литий-ионных батарей на своей фабрике, которую компания называет Gigafactory. Процесс производства осуществляется совместно с японской компанией Panasonic. Японцы достаточно давно сотрудничают с Tesla, ранее, например, было объявлено о том, что компания вкладывает в предприятие Илона Маска Solar Roof около $853 млн.
Создаваемые аккумуляторы планируется использовать еще и в Powerpack и Powerwall — системах производства Tesla Motors, предназначенных для накопления и хранения энергии в домах и на производстве (небольшие предприятия).
habr.com
устройство, характеристики, применение :: SYL.ru
Компания «Тесла» известна, в первую очередь, прорывом в области электрокаров. Концепция экологически чистого транспорта давно осваивается крупнейшими автогигантами, но американским инженерам удалось ближе всех довести идею до реальных интересов потребителя. В немалой степени этому способствовали системы энергоснабжения, которые должны были полностью заменить традиционный двигатель внутреннего сгорания. И линейка батарей для электромобиля Tesla Model S ознаменовала собой новый этап развития сегмента.
Применение аккумуляторов
Основные мотивы разработки принципиально новых элементов питания были вызваны задачами увеличения эксплуатационных качеств электрических автомобилей. Поэтому базовая линейка ориентируется на обеспечение транспорта инновационной системой энергоснабжения. В частности, для моделей Tesla Model S применяются флагманские литий-ионные версии аккумуляторов. Их особенностью является исключение так называемого гибридного принципа работы батарей, в котором допускается попеременное питание машины от аккумуляторного блока и ДВС. Компания стремится сделать энергоснабжение электрокаров полностью независимым от традиционного топлива.
Однако системами питания автотранспорта разработчики не ограничиваются. На сегодняшний день сформировалось несколько серий с аккумуляторами, предназначенными для стационарного бытового и коммерческого использования. И если аккумулятор «Тесла» для автомобиля ориентирован на поддержку функциональности ходовых механизмов и бортовой электроники, то модели батарей-накопителей энергии можно рассматривать как универсальные и автономные источники энергоснабжения. Потенциала данных элементов достаточно для обслуживания, к примеру, домашней бытовой техники. Также развивается концепция аккумуляции солнечной энергии, но пока о широком распространении подобных систем речи не идет.
Устройство аккумулятора
Батареи имеют особую структуру и конфигурацию расположения активных элементов. В первую очередь, блоки питания отличаются базированием на литий-ионной основе. Такие элементы давно используются в качестве источника питания мобильных устройств и электроинструмента, но задачу энергоснабжения транспорта для них впервые открыли разработчики аккумулятора «Тесла». Для автомобиля применяется блок, состоящий из 74 компонентов, которые внешне напоминают пальчиковые батареи. Весь блок разделен на несколько сегментов (от 6 до 16 в зависимости от версии). В качестве положительного электрода выступает графит, а отрицательный заряд дает целая группа химических наполнителей, среди которых оксид алюминия, кобальт и никель.
Что касается интеграции в конструкцию автомобиля, то аккумуляторный блок крепится к днищу. К слову, именно такое размещение обеспечивает электрокарам пониженный центр тяжести и, как следствие, оптимальную управляемость. Непосредственно фиксация осуществляется при помощи комплектных кронштейнов.
Поскольку аналогов подобных решений на сегодняшний день единицы, то, в первую очередь, может прийти мысль о сравнении батареи Tesla с традиционными аккумуляторами. И в этом смысле логично возникает вопрос о безопасности, как минимум, такого способа размещения. Задача обеспечения защиты решается высокопрочным корпусом, в который заключен аккумулятор «Тесла». Устройство каждого блока также предусматривает наличие ограждающих металлических пластин. Причем изолируется не сам внутренний отсек, а каждый сегмент по отдельности. К этому стоит добавить и наличие пластиковой накладки, которая специально предназначена для исключения проникновения воды под корпус.
Технические характеристики
Самая мощная версия аккумулятора для электрокара «Тесла» включает около 7104 мини-батарей, имеет 210 см по длине, 15 см в толщине и 150 см по ширине. Электрическое напряжение в блоке составляет 3,6 В. Для сравнения, объем энергии, вырабатываемой одной секцией батареи, соответствует производимому потенциалу от аккумуляторов сотни портативных компьютеров. Но и вес аккумулятора «Тесла» довольно внушителен – около 540 кг.
Что же дают эти характеристики электрокару? По расчетам специалистов, батарея объемом 85 кВт*ч (средняя в линейке производителя) позволяет на одном заряде проезжать порядка 400 км. Опять же, для сравнения, не так давно крупнейшие автопроизводители в «зеленом» сегменте боролись за показатели 250-300 км пути, который мог преодолеваться без дозарядки. Впечатляет и скоростная динамика – 100 км/ч набираются всего за 4,4 сек.
Разумеется, при таких свойствах возникнет вопрос о долговечности батареи, так как высокая производительность предполагает соответствующую интенсивность износа активных элементов. Сразу надо отметить, что изготовитель дает 8-летнюю гарантию на свои аккумуляторы. Вероятно, и фактический срок службы аккумулятора «Тесла» будет аналогичным, но пока даже первые обладатели электрокаров не могут подтвердить или опровергнуть этот показатель.
С другой стороны, есть исследования, в которых отмечается умеренная потеря мощности батареи. В среднем блок теряет 5% мощностного потенциала на 80 тыс. км. Есть и другой показатель, свидетельствующий о том, что количество обращений пользователей электрокаров «Тесла» по причинам неполадок в аккумуляторном блоке сокращается по мере выхода новых модификаций.
Емкость батареи
С оценкой емкостного показателя аккумуляторов не все однозначно. По мере развития линейки эта характеристика проделала путь от 60 до 105 кВт*ч, если брать наиболее заметные версии. Соответственно, по официальным данным на текущий момент пиковая емкость аккумулятора «Тесла» составляет порядка 100 кВт*ч. Однако по результатам проверки первых владельцев электрокаров с таким оснащением выяснилось, что, к примеру, модификация на 85 кВт*ч фактически располагает объемом 77 кВт*ч.
Есть и обратные примеры, в которых обнаруживается превышение объема. Так, модель батареи на 100 кВт*ч при детальном исследовании оказалась наделенной емкостью в 102,4 кВт*ч. Также выявляются и нестыковки в определении количества активных элементов питания. В частности, имеют место расхождения в оценках количества ячеек батареи. Специалисты связывают это с тем, что аккумулятор «Тесла» постоянно модернизируется, вбирает новые улучшения и доработки. В самой компании отмечают, что ежегодно новые версии блока претерпевают изменения в архитектуре, электронных компонентах и системе охлаждения. Но в каждом случае деятельность инженеров ставит целью улучшение эксплуатационных качеств продукта.
Модификация PowerWall
Как уже говорилось, параллельно с линейкой автомобильных аккумуляторов компания «Тесла» развивает и сегмент накопителей энергии, предназначенных для бытовых нужд. Одной из последних и самых ярких разработок в этом сегменте стал тоже литий-ионный блок PowerWall. Его можно использовать и в качестве постоянного источника энергии для покрытия определенных энергетических задач и как резервный блок с функцией автономного генератора. Данный аккумулятор «Тесла» представлен в разных исполнениях, которые отличаются емкостью. Так, наиболее популярны модели на 7 и 10 кВт*ч .
Что касается эксплуатационных качеств, то мощностный потенциал составляет 3,3 кВт при напряжении 350–450 В и силе тока 9 А. Масса блока – 100 кг, поэтому о мобильности аккумулятора можно забыть. Хотя не стоит отметать возможность применения блока на даче в сезонное время. О повреждениях батареи при транспортировке волноваться не стоит, поскольку разработчики особое внимание уделяют физической защите корпуса. Единственное, что может огорчить новоиспеченного пользователя данной продукции «Тесла» — время зарядки аккумулятора, которое составляет порядка 10-18 ч в зависимости от версии накопителя.
Модификация PowerPack
Данная система базируется на элементах PowerWall, но предназначена для обслуживания предприятий. То есть речь идет о коммерческой версии энергетического накопителя, который поддается масштабированию и способен обеспечивать высокую производительность целевого объекта. Достаточно сказать, что объем батареи составляет 100 кВт, хотя и эта емкость не является максимальной. Разработчики предусмотрели гибкую систему объединения нескольких блоков с возможностью обеспечения от 500 кВт до 10 МВт.
Более того, и одиночные аккумуляторы PowerPack совершенствуются в своих эксплуатационных качествах. Не так давно было заявлено о появлении второго поколения коммерческого аккумулятора «Тесла» характеристики в плане мощности достигли уже 200 кВт, а КПД – 99%. Отличается данный резерв хранения энергии и технологическими свойствами.
Инженеры для обеспечения возможности расширения объема применили новый инвертор реверсивного типа. Благодаря этому новшеству увеличилась и мощность, и производительность блока. В ближайшее время компания планирует предложить и концепцию введения ячеек PowerPack в структуру вспомогательных солнечных элементов Solar Roof. Это даст возможность восполнять энергетический потенциал аккумулятора не через магистральные линии электроснабжения, а за счет бесплатной солнечной энергии в непрерывном режиме.
Где производится аккумулятор «Тесла»?
По заявлениям производителя, литий-ионные батареи изготавливает его собственная фабрика Gigafactory. Причем сам процесс сборки реализуется совместно с фирмой Panasonic. К слову, и комплектующие для аккумуляторных сегментов также поставляет японская компания. На мощностях Gigafactory, в частности, выпускается новейшая серия питающих блоков, предназначенных для третьего поколения электрокаров Model. По некоторым расчетам, совокупность объема выпускаемых батарей на максимальном производственном цикле должна составить 35 ГВт*ч в год. Для сравнения, этот объем занимает половину от всех мощностей выпускаемых в мире элементов питания. Обслуживать столь высокий потенциал будут 6500 работников предприятия, хотя в будущем планируется создать еще порядка 20 тыс. рабочих мест.
При этом надо отметить, что аккумулятор «Тесла» модель S имеет высокую степень защиты от взлома, что практически минимизирует риски появления на рынке контрафактных аналогов. К тому же и сам процесс изготовления предполагает участие высокоточных роботизированных агрегатов. Очевидно, что повторить технологию сегодня способны только корпорации такого же уровня, как и «Тесла». Впрочем, заинтересованным фирмам это и не нужно, так как они занимаются собственными разработками в этом направлении.
Стоимость аккумуляторов
Цены на аккумуляторы фирмы «Тесла» также регулярно меняются, что связано с удешевлением технологий производства и выходом все новых компонентов с более высокими эксплуатационными характеристиками. Еще несколько лет назад батарею для электрокара Model S можно было приобрести за 45 000$. На данный момент элементы стоят 3 000-5 000$. Аналогичные ценники распространяются на устройства для домашнего использования PowerWall. А вот самым дорогим является коммерческий аккумулятор «Тесла», цена которого составляет 25 000$. Но и это касается лишь версии первого поколения.
Аналоги от конкурентов
Как уже отмечалось, «Тесла» не является монополистом в сегменте. На рынке немало аналогичных предложений, которые могут быть менее известны, но по характеристикам вполне конкурентоспособны. Так, альтернативу системе PowerWall предлагает корейская фирма LG, разработавшая элементы Chem RESU. Блок емкостью 6,5 кВт*ч оценивается в 4 000$. Накопители с диапазоном 6-23 кВт*ч предлагает Sunverge. Этот продукт отличается возможностью мониторинга заряда и подключением к солнечным панелям. Его стоимость варьируется в среднем от 10 000$ до 20 000$. Фирма ElectrIQ предлагает домашние энергетические накопители емкостным потенциалом 10 кВт*ч. Блок стоит 13 000$, однако в эту стоимость входит также инвертор.
Осваивают инновационное направление и другие автомобильные производители, которые еще плотнее теснят на рынке аккумулятор «Тесла» в разных модификациях. Среди конкурентов этого звена особенно отмечаются Nissan и Mercedes. В первом случае предлагается линейка аккумуляторов XStorage емкостью 4,2 кВт*ч. К особенностям этих элементов стоит отнести высокую степень экологической безопасности, что укладывается в требованиях новейших европейских стандартов производства автомобилей. В свою очередь, Mercedes выпускает небольшие элементы по 2,5 кВт*ч, но их можно объединять в более производительные блоки, мощность которых достигает 20 кВт*ч.
В заключение
Производитель «Тесла», безусловно, является самым популярным разработчиком инновационных систем энергоснабжения и экологического автотранспорта. Но, открывая новые горизонты в мире технологий, и эта фирма сталкивается с серьезными препятствиями. В частности электрокары Tesla Model S с литий-ионными батареями регулярно критикуются специалистами за недостаточно высокую безопасность в плане защиты от возгораний элементов питания. Хотя в последних версиях инженеры сделали существенные доработки в этом отношении.
По-прежнему сохраняется и проблема недоступности аккумуляторов для массового потребителя. И если с бытовыми накопителями эта ситуация меняется за счет удешевления элементов, то идея сопряжения блоков с солнечными панелями пока не может быть успешной на рынке из-за высокой стоимости. Возможности аккумуляции бесплатной энергии наиболее перспективны и выгодны для пользователей, но приобретение таких систем не по силам большинству даже заинтересованных потребителей. Это же касается и других направлений, в которых предполагается задействование альтернативных источников энергии. Принцип их работы дает массу преимуществ, но достигаются они только за счет сложного высокотехнологичного оборудования.
www.syl.ru
Tesla Model S — технические характеристики и особенности
Tesla Model S — революционный электромобиль, призванный полностью уничтожить двигатель внутреннего сгорания и привить человечеству желание передвигаться исключительно на экологически чистом транспорте. Этот автомобиль первый смог доказать, что электрический двигатель имеет огромное превосходство над бензиновым, который уже изжил себя и ему пора в музей. Чтобы это было не просто словами, давайте посмотрим на технические характеристики электромобиля Tesla Model S и рассмотрим все его особенности.
Технические характеристики Tesla Model 3 будут также вам интересны.
Tesla Model S впервые вышел с конвейера американской малоизвестной еще тогда компании Tesla Motors в 2012 году. Прототип данного электромобиля был представлен в 2009 году в Германии на Франкфуртском автосалоне, тогда то все и началось. Автомобиль приводиться в движение исключительно электромотором и это является основой, помня о которой и читая написанные ниже технические характеристики этой «тачки» вы впадете в мягкий шок… Не забегая далеко можно сказать лишь одно, Tesla Model S в скоростных качествах оставляет позади таких именитых «жеребцов» как Porshe 911 и BMW M5! Не плохо для семейного пятидверного седана, безопасность которого после краш-тестов оценена в 5 звезд (самый безопасный автомобиль 2013 года).
Массово-габаритные характеристики Tesla Model S 2013 года / Tesla Model S 2016 года
- Масса: 2108 кг
- Длина: 4976 мм
- Ширина (с учетом боковых зеркал): 1963 мм
- Высота: 1435 мм
- Колесная база: 2959 мм
- Клиренс: 154.9 мм
- Объем багажника: 900 литров
Аккумулятор Tesla Model S и его характеристики
В данный электрокар установлен современный литий-ионный аккумулятор имеющий емкость 85 кВт⋅ч или 60 кВт⋅ч (зависит от комплектации). Этого аккумулятора хватает, чтобы преодолеть расстояние равное 426 км и 335 км соответственно!!! Подобный показатель с легкостью конкурирует с прочими бензиновыми автомобилями сегмента S. Батарея состоит из 16 блоков и располагается вдоль днища автомобиля, что дополнительно повышает торсионную жесткость и безопастость. Таким образом, такое расположение аккумулятора позволяет снизить центр тяжести авто до 45 см.
- Тип батареи: литий-ионная
- Объем батареи: 85 / 60 кВт⋅ч*
- Запас хода до полной зарядки: 426 / 335 км*
- Ресурс: 7 лет или 160 тыс. км
- Габариты батареи: Длина — 2.1 м, Ширина — 1.2 м, Высота — 15 см
- Вес батареи:~450 кг
- Время зарядки от бытовой сети переменного тока 110В: за 1 час восполняется 8 км пути
- Время зарядки от бытовой сети переменного тока 220В: за 1 час восполняется 50 км пути
- Время полной зарядки на станции Tesla Supercharger: 30 минут и бесплатно
Аккумулятор Tesla Model S
Стоит отметить, что аккумулятор Tesla Model S имеет крайне высокую плотность заряда (подобные аккумуляторы используют в ноутбуках). Высокий ресурс батареи достигается за счет современной системы жидкого охлаждения системы, которой, кстати говоря, охлаждается и сам мотор.
Двигатель и трансмиссия Tesla Model S
В электромобиле установлен асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока. Двигатель является собственной разработкой компании Tesla Motors и не имеет аналогов. Электромотор установлен на задний мост автомобиля. Мощность двигателя Tesla Model S в максимальной комплектации — 416 л. с., максимальный (постоянный) крутящий момент — 600 Нм. Электромотор охлаждается при помощи жидкой системы охлаждения.
Двигатель Tesla Model S
Кроме того, современный электромобиль имеет надежную трансмиссию от компании Mercedes-Benz, которая приводит автомобиль в движение при помощи одноступенчатого редуктора (одна скорость). Передаточное число редуктора 9.73.
- Максимальная скорость: 209 / 201 / 193 км/ч*
- Мощность: 416 / 362 / 302 л. с.
- Разгон с 0 до 100 км/ч: 4.4 / 5.4 / 5.9 сек*
Подвеска и ходовая часть
Tesla Model S просто пропитан современными технологиями, не исключение и ходовая часть авто. Пневматическая подвеска способна изменять просвет авто, достаточно задать желаемый клиренс и машина поднимется или опуститься по желанию хозяина. За счет заниженного центра тяжести, автомобиль уверенно себя чувствует даже с приличным клиренсом «аля Тигуан».
Рулевое управление реечное и само собой имеет электроусилитель. Бортовой компьютер позволяет задавать жесткость руля. Имеется несколько уровней, начиная от спортивного жесткого и заканчивая комфортным «мерседесовски» мягким, очень удобно, согласитесь?
Подвеска
Тормозная система Tesla Model S достойна отдельного внимания. Основная тормозная система состоит из вентилируемых тормозных дисков и электронной системы стояночного тормоза. Но основная «фишка» этого электрокара — рекуперативная система торможения. С ее помощью автомобиль способен тормозить двигателем и преобразовывать получаемую энергию в электричество, заряжая тем самым аккумулятор автомобиля. Это крайне полезная и удобная функция. Чтобы активировать рекуперативную систему торможения, водителю необходимо просто плавно отпустить педаль газа и электрокар сам начнет притормаживать преобразую энергию торможения в полезную энергию.
Безопасность Tesla Model S
«5 звезд» — высший рейтинг безопасности, который получил Model S! Самый лучший показатель безопасности на 2013 год. Высший рейтинг достигается за счет конструкции кузовной части электрокара. Отсутствие мотора и навесных агрегатов под капотом и в задней части авто позволяет кузову авто образовать прочную «капсулу», которая дополняется прочностными качествами за счет батареи, расположенной вдоль днища автомобиля. О беспилотных Tesla Model S.
- Количество подушек безопасности: 8 штук
- Дополнительная система торможения: ABS
- Прочие системы безопасности: Иммобилайзер, система отключения питания батареи при аварии, ремни безопасности и др.
Стоимость
Tesla Model S можно купить в Америке и Европе. Стоимость зависит от выбранной комплектации. Ценник начинается с $62 400 и заканчивается $85 900 за комплектацию Performance.
* В зависимости от комплектации.
Подробное узнать о другом электрокаре компании Tesla Motors вы можете в разделе Tesla Model X.
autotesla.ru
Устройство АКБ Tesla Model S
В нашей недавней статье мы частично рассмотрели конфигурацию аккумуляторной батареи Tesla Model S емкостью 85 кВт*ч. Напомним, основным элементом батареи является литий-ионная аккумуляторная ячейка компании Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Ячейка Panasonic, типоразмер 18650
На рисунке показана типовая ячейка. Реально в Тесле ячейки немного модифицированы.
Данные ячейки параллельно соединяются в группы по 74 шт. При параллельном соединении напряжение группы равно напряжению каждого из элементов (4,2 В), а емкость группы равна сумме емкостей элементов (250 Ач).
Далее шесть групп соединяются последовательно в модуль. При этом напряжение модуля суммируется из напряжений групп и равняется примерно 25 В (4,2 В*6 групп). Емкость остается 250 Ач. Наконец, модули соединяются последовательно в батарею. Всего батарея содержит 16 модулей (итого 96 групп). Напряжение всех модулей при этом суммируется и составляет в итоге 400 В (16 модулей * 25 В).
В качестве нагрузки для данной батареи выступает асинхронный электропривод максимальной мощностью 310 кВт. Поскольку P=U*I, в номинальном режиме при напряжении 400 В в цепи протекает ток I=P/U=310000/400=775 А. На первый взгляд может показаться, что это сумасшедший ток для такой «батарейки». Однако, не стоит забывать, что при параллельном соединении по первому закону Кирхгофа I=I1+I2+…In, где n — число параллельных ветвей. В нашем случае n=74. Поскольку внутри группы внутренние сопротивления ячеек мы считаем условно равными, то и токи в них будут одинаковыми. Соответственно, непосредственно через ячейку протекает ток In=I/n=775/74=10,5 А.
Много это или мало? Хорошо или плохо? Для того чтобы ответить на эти вопросы, обратимся к разрядной характеристике литий-ионного аккумулятора. Американские народные умельцы, разобрав батарею, провели ряд испытаний. В частности, на рисунке приведены осциллограммы напряжений при разряде ячейки, взятой из реальной Tesla Model S, токами: 1А, 3А, 10А.
Разрядная характеристика аккумуляторной ячейки Tesla Model S
Всплеск на кривой 10 А обусловлен ручным переключением нагрузки на 3А. Автор эксперимента решал параллельно еще одну задачу, мы на ней останавливаться не будем.
Как видно из рисунка, разряд током в 10 А вполне удовлетворяет требованиям по напряжению ячейки. Этот режим соответствует разряду по кривой 3C. Следует отметить, что мы взяли самый критичный случай, когда мощность двигателя максимальна. Реально, с учетом очень грамотной организации механической части, использования двухмоторного привода с оптимальным передаточным числом редукторов, автомобиль будет работать с разрядом 2…4 А (1С). Лишь в моменты очень резкого разгона, при езде в гору на высокой скорости, ток ячейки может достигать в пике 12…14 А.
Какие еще преимущества это дает? Для данной нагрузки в случае постоянного тока сечение медного проводника можно выбрать 2 мм.кв. Tesla Motors убивает здесь двух зайцев. Все соединительные проводники выполняют еще и функцию предохранителей. Соответственно, нет необходимости использовать дорогую систему защиты, дополнительно использовать плавкие предохранители. Сами соединительные проводники в случае перегрузки по току за счет малого сечения плавятся и предотвращают аварийную ситуацию. Подробнее об этом мы писали здесь.
Разные материалы
На рисунке проводники 507 и есть те самые соединители.
Наконец, рассмотрим последний вопрос, волнующий умы современности, и вызывающий волну споров. Почему Тесла использует именно литий-ионные аккумуляторы?
Сразу оговорюсь, что конкретно в этом вопросе я выскажу своё, субъективное мнение. С ним можно не соглашаться)
Проведем сравнительный анализ разных типов аккумуляторов.
| Параметр | Свинцово-кислотная | Никель кадмиевая | Литий-ионная | Литий-железо-фосфатная |
| Напряжение ячейки, В | 2 | 1,2 | 3,6 | 3,3 |
| Плотность энергии, Вт*ч/кг | 30-50 | 45-80 | 150-190 | 90-120 |
| Жизненный цикл, кол-во | 200-300 | 1000 | 500-1000 | 1000-2000 |
| Термостабильность | Высокая | Высокая | Низкая | Высокая |
| Стоимость Руб/кВт*ч | 15000-50000 | 80000-130000 | 21000-80000 | 38000-55000 |
Очевидно, литий-ионная батарея имеет на сегодня самые высокие удельные показатели. Лучшей батареи по плотности энергии и соотношению масса/габарит пока, увы, в массовом производстве не существует. Именно поэтому в Tesle получилось сделать столь сбалансированную батарею, обеспечивающую запас хода до 500 км.
Вторая причина, на мой взгляд, маркетинговая. Все таки в среднем ресурс таких ячеек составляет порядка 500 циклов заряд-разряд. А это означает, что при активном использовании автомобиля, Вам придется заменить батарею максимум через два года. Хотя, компания действительно стремится увеличить жизненный цикл ячеек.
blog.e-karting.ru
Статистика использования аккумуляторов Tesla показала их необычную живучесть / Habr
Деградация батареи — одно из главных опасений при покупке электрического автомобиля, такого как Tesla Model S/X. По опыту использования смартфонов и других гаджетов мы знаем, что литий-ионные аккумуляторы склонны быстро деградировать после определённого количества циклов заряда-разряда даже если относиться к ним очень бережно: заряжать до 80% ёмкости, как рекомендует Илон Маск, избегать сильного разряда и т. д.
Но оказывается, что батареи в автомобилях Tesla более «живучи», чем обычные аккумуляторы в смартфонах и чем такие же батареи в электромобилях других производителей. Группа автовладельцев Tesla на голландско-бельгийском форуме собрала обширную статистику по более чем 350 автомобилям Tesla со всего мира. Собранные данные вносятся в общедоступную электронную таблицу.
Чем больше времени собираются данные, тем достовернее результаты анализа. Пока что наиболее полная статистика собрана по первым 50 000 км пробега. Как видно из графика вверху, в этом отрезке батареи Tesla Model S/X деградируют особенно интенсивно. Здесь они теряют до 5% своей ёмкости: это происходит буквально в первые месяцы или годы эксплуатации автомобиля, в зависимости от интенсивности использования.
Конечно, такие данные не могут не настораживать: если экстраполировать дальше потерю 5% каждые 50 000 км, то через 250 000 км в батареях Tesla останется лишь 77,4% оригинальной ёмкости. И это без учёта того, что деградация может ускоряться со временем.
Но сейчас потенциальные и нынешние владельцы электромобилей могут выдохнуть с облегчением. Чтобы потерять ещё 5% ёмкости батареи, придётся ждать гораздо больше времени, если вы вообще этого дождётесь. По статистике, в большинстве случаев после пробега 250 000 км ёмкость аккумулятора по-прежнему превышает 90%. Судя по линии тренда, падение до 90% изначальной ёмкости наступит где-то в районе пробега 300 000 км.
Правда, в этом диапазоне пока представлена не слишком большая выборка автомобилей. Можно предположить и необъективность выборки. Во-первых, данные о своих машинах вносят только читатели форума автолюбителей — а это по умолчанию более продвинутые автомобилисты, которые лучше знают, в каких режимах лучше эксплуатировать автомобиль, чтобы сберечь заряд батареи. Во-вторых, показатель сохранённой ёмкости батареи для настоящего гика может стать чем-то вроде повода для гордости — в результате информацию в таблицу станут вносить преимущественно те автовладельцы, кто добился более высокого показателя. Так что статистику пока вряд ли можно назвать репрезентативной.
Кстати, для модели Model 3 компания Tesla установила гарантию, что ёмкость аккумулятора не упадёт ниже 70%. Для стандартного аккумулятора гарантия действует восемь лет или 160 000 км, для Long Range Battery — те же восемь лет или 192 000 км (в зависимости от того, что наступит раньше).
Для сравнения, Chevy Bolt EV гарантирует минимум 60% ёмкости за 8 лет или 160 000 км пробега, а Nissan Leaf — 66% ёмкости за тот же срок и пробег. То есть гарантийные условия у Tesla чуть лучше, чем у конкурентов, хотя гарантия на минимальную ёмкость аккумулятора появилась только в Model 3. В предыдущих моделях её не было.
Обширное объективное исследование данных с 1382 электромобилей Nissan Leaf, проданных в 2011-2017 годы, судя по всему, показывает более сильную деградацию батарей, чем на машинах Tesla.
Оригинальные батареи на 24 кВт·ч деградируют примерно на 20% после пяти лет эксплуатации, а более новая модель батареи на 30 кВт·ч теряет ёмкость ещё быстрее. Похоже, здесь потеря 20% происходит в среднем быстрее, чем за три года.
Эксперты выражают мнение, что в автомобилях Tesla используется гораздо более продвинутая система управления температурным режимом элементов, чем в Nissan Leaf.
А если верить словам Илона Маска, то батареи Tesla ещё надёжнее, чем можно судить из опубликованных графиков. Он говорил, что в лабораторных тестах многократного заряда после симуляции 800 000 км батарея продолжала работать более чем на 80% от первоначальной мощности. С таким пробегом скорее ходовая часть автомобиля выйдет из строя, чем его аккумуляторная батарея.
habr.com
Распилим аккумулятор Tesla Model S
К этому автомобилю вообще конечно последнее время достаточно спорное отношение. Многие обсуждают, какой он Частный государственный Элон Маск, других шокирует разгон этого автомобиля. Есть люди, которые считают автомобиль «Тесла» отличным элементом пиар-кампании, построенной на продаже того, что давно существовало, но никому в голову не приходило из этого сделать автомобиль, да и перспектив типа у него немного и даже существует российский конкурент «Тесла»
Но давайте оставим эти споры «за бортом» и посмотрим на главный элемент этого автомобиля — аккумуляторы. Нашлись люди, которые не поленились и не зажали какое то количество денег взяли и распилили батарейку от машины.
Вот как это выглядело
Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь батареи электромобиля Tesla Model S узнаем как она устроена и раскроем магию успеха этого аккумулятора.
По данным североамериканского Агентства по защите окружающей среды (ЕРА), Model S достаточно одного подзаряда батарей объемом 85 кВт*ч для преодоления более 400 км, что является самым значимым показателем среди подобных автомобилей, представленных на специализированном рынке. Для разгона до 100 км/час электрокару достаточно лишь 4,4 секунды.
Залогом успеха данной модели является наличие литий-ионных батарей, основные составляющие которых поставляются для Тесла компанией Panasonic. Аккумуляторы Тесла овеяны легендами. И поэтому один из обладателей такой батареи решился нарушить ее целостность и выяснить, что она представляет из себя внутри. Кстати, стоимость подобной батареи равна 45 000 USD.
Аккумулятор расположен в днище, благодаря чему Тесла обладает низким центром тяжести и прекрасной управляемостью. Присоединяется он к кузову посредством кронштейнов.
Батарея Tesla. Разбираем
Батарейный отсек формируют 16 блоков, которые параллельно соединены и ограждены от окружающей среды посредством металлических пластин, а также, пластиковой накладкой, предотвращающей попадание воды.
До того, как полностью ее разобрать, было замерено электрическое напряжение, подтвердившее рабочее состояние батареи.
Сборка аккумуляторов отличается высокой плотностью и точностью подгонки деталей. Весь процесс комплектации проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов.
Каждый блок состоит из 74 элементов, по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками (литий-ионные ячейки Panasonic), разделенных на 6 групп. При этом, выяснить схему их размещения и работы почти нереально — это большой секрет, а значит, сделать реплику данной батареи будет крайне трудно. Китайский аналог аккумулятора Tesla Model S мы врядли увидим!
В роли положительного электрода служит графит, а отрицательного — никель, кобальт и оксид алюминия. Указанный объем электрического напряжения в капсуле составляет 3,6В.
Самый мощный из имеющихся аккумуляторов (его объем составляет 85 кВт*ч) состоит из 7104 подобных батарей. И весит он порядка 540 кг, а его параметры равны 210 см в длину, 150 см в ширину и 15 см в толщину. Количество энергии, вырабатываемой всего одним блоком из 16, равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от портативных компьютеров.
При сборке своих батарей Тесла применяют элементы, произведенные в различных странах, таких, как Индия, КНР, Мексика, но финальная доработка и комплектация производятся в Соединенных Штатах. Компания предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции на срок до 8 лет.
Таким образом вы узнали из чего состоит аккумулятор Tesla Model S и принцип его работы.
источник
http://autotesla.ru/auto-tesla/akkumulyatory-tesla/akkumulyator-tesla-model-s-chto-vnutri-razbiraem.html
Еще интересное про Теслу: вот вам Башни Тесла, скрывающиеся в дебрях лесов Подмосковья, а вот и сам тот, кто разговаривает с электричеством
masterok.livejournal.com
Все, что нужно знать о зарядке Tesla: характеристики, факты, видеоинструкции
Одно из неоспоримых преимуществ электромобилей, в сравнении с бензиновыми и дизельными собратьями — это простота и «интеллигентность» дозаправки. Тем не менее, большинство мнений (в частности, о Tesla) сходятся на том, что сегодня электромобиль в России зарядить негде, и если в вашем городе отсутствует специально оборудованная зарядная станция, то полноценная езда не представляется возможной. Однако, это мнение в корне не верно — зарядить электромобиль сегодня в любом городе России проще, чем заправиться на АЗС. Чтобы объяснить почему это так, мы сняли подробную видеоинструкцию, а также решили провести всесторонний ликбез на тему зарядки электромобилей Tesla.
Онлайн калькулятор зарядки
Рекомендуем использовать калькулятор зарядки сайта EV Compare. Он поможет рассчитать время, скорость и стоимость зарядки Tesla.
Пользоваться им легко:
1. Выберите модель автомобиля, начальный и желаемый уровень заряда;
2. Выберите розетку, к которой вы подключаете электромобиль, или вручную выставьте напряжение и силу тока.
3. Чтобы рассчитать стоимость зарядки, укажите цену за кВт*ч (тариф за электроэнергию).
Необходимая теория и характеристики Теслы
Чтобы точно представлять себе, как и сколько заряжать Теслу, а также представлять ее «расход топлива», стоит вспомнить немного информации из школьного курса физики. Впрочем, если вы знаете разницу между амперами, вольтами и киловаттами, можете смело переходить к следующему разделу.
Итак, емкость батареи любого электромобиля измеряется в киловатт-часах (кВт·ч). Например, у Tesla Model S P85 соответствующий показатель равен 85 кВт·ч — это значит, что ее батарея способна выдавать мощность в 85 кВт в течении одного часа, или 1 кВт в течении 85 часов. А чтобы зарядить батарею, необходимо соответственно подавать в нее 85 кВт в течении часа, либо наоборот. Конечно, в реальности существуют потери из-за которых скорость зарядки может быть неравномерной, однако в целом все функционирует именно так.
Единицей мощности у электромобилей служит знакомая всем величина — ватт. Мощность определяется умножением напряжения (измеряемого в вольтах) на силу тока(измеряется в амперах). Чтобы объяснить принцип работы наглядно, приведем избитую, но тем не менее эффективную аналогию — скажем, нам необходимо перекачать определенный объем воды через трубу. Напор воды в этом примере служит аналогом напряжения, а сила тока — диаметр трубы. Легко понять, что имея трубу с широким диаметром и хороший напор воды, то один и тот же объем воды перекачается в разы быстрее, чем по тонкой трубе и при слабом напоре. Возвращаясь к электричеству — для высокого напряжения необходима хорошая изоляция проводника, а для высокой силы тока — достаточное сечение кабеля (толщина трубы).
Что все это значит на практике? Все достаточно просто: обычная европейская розетка с номинальным напряжением 220 Вольт обеспечивает силу тока в 16А или менее. Таким образом, максимальная мощность потребителя на такой розетке составляет: 220В х 16А = 3520Вт = 3,5 кВт.
Зарядка на практике — все о видах зарядных устройств, розетках и времени зарядки
Прежде, чем переходить к подробному разбору всех видов розеток, от которых можно зарядиться, стоит упомянуть зарядное устройство, спрятанное в недрах Теслы. Это устройство аналогично зарядке ваших ноутбуков или смартфонов и служит простой цели — преобразовать переменный ток, который «течет» во всех розетках, в постоянный для заряда устройства.
Стандартное зарядное устройство Теслы располагает 11 кВт мощности. Опционально доступен так называемый Dual Charger, который удваивает мощность, а соответственно, и количество получаемых километров пробега за единицу времени зарядки. Мы крайне рекомендуем устанавливать Dual Charger, если вы планируете эксплуатировать свою Tesla регулярно.
Кроме того, стоит помнить об основном различии в зарядке европейской и американской версий Model S — машины из США не имеют возможности заряжаться от трехфазной розетки, которая обычно быстрее зарядки от одной фазы.
Теперь можно приступить к обсуждению конкретных методов зарядки и их параметров. Все приведенные ниже данные актуальны для Dual Charger, так как это априори must have. Также, во избежание путаницы, мы расскажем только об актуальных в России способах зарядки Теслы.
Один из самых эффективных и актуальных для России и СНГ способов зарядки — через красную розетку стандарта IEC 60309 Red. Такая розетка красного цвета имеет 5 контактов и 16А силы тока. Однако, такая розетка поддерживает трехфазный ток, тем самым в разы увеличивая эффективность заряда — ведь напряжение каждой фазы составляет те же 220В, а межфазное — уже 380 вольт! Такая розетка встречается повсеместно, где используется мощное оборудование — на любых АЗС, автомойках, на парковках, в отелях и т.д. — обычно достаточно лишь попросить персонал соответствующей организации подключиться к ней (что мы опробовали недавно на собственном опыте в поездке Москва-Минск). Кроме того, любой электрик может создать соответствующее подключение в вашем гараже, офисе или на парковочном месте. Скорость заряда — 55 км за час (против 14 км при использовании стандартной бытовой розетки), время полной зарядки батареи посчитать несложно.
Кстати, в комплекте с Теслами для европейского рынка поставляется Mobile Connector — стандартный зарядный кабель с двумя переходниками: для обычной евророзетки и для трехфазной вышеописанного стандарта.
Следующий вариант зарядки, распространенный на территории России и СНГ — так называемый Mennekes Type 2. Именно этот стандарт используется на большинстве общественных зарядок, т.к. был принят в 2009 году как единый европейский стандарт для электромобилей (используется, к примеру, в BMW i3). Разъем на европейской версии Tesla Model S подходит под использование станций Type 2 — необходимо лишь приобрести зарядный кабель (например, в нашем магазине). Скорость заряда зависит от входных параметров электрического тока в месте установки конкретной зарядной станции, и варьируется от 18 км за час при однофазном токе в 220 В и 16А, до 110 км за час при трехфазном токе, напряжении в 400 В и с силой тока 32А. В Москве достаточно часто встречаются мощные станции стандарта Type 2 — к примеру, зарядка в ТДК «Смоленский Пассаж», где находится офис Moscow Tesla Club, заряжает Теслу с нуля до 100% всего за 4 часа.
Зарядную станцию стандарта Type 2 можно установить и у себя в гараже, на общей или офисной парковке, собственном машиноместе. Moscow Tesla Club предлагает различные конфигурации таких станций EVlink производства компании Schneider Electric (Германия) для домашнего и общественного пользования, а также полный комплекс услуг по установке.
Пока не слишком распространенный в России, однако крайне перспективный способ заряда Tesla — станции ChaDeMo. Такие станции полностью заряжают Tesla Model S за 1,5 часа, что почти также быстро, как на фирменных станциях Supercharger. ChaDeMo уже достаточно часто встречаются в Европе, а в России, Украине и Республике Беларусь постепенно появляются новые проекты по установке таких станций. Кстати, ChaDeMo-станцию Evlink тоже можно приобрести в Moscow Tesla Club.
Для того, чтобы зарядить Теслу с помощью ChaDeMo необходим специальный адаптер. Такой адаптер позволит зарядить машину на любой станции данного стандарта, что незаменимо в путешествиях по Европе. Адаптер ChaDeMo для Tesla можно также приобрести в Moscow Tesla Club.
Чтобы не запутаться среди всех видов розеток, разъемов и зарядных станций, Tesla Motors подготовили для владельцев Model S такую таблицу, демонстрирующую зависимость скорости заряда от характеристик того или иного источника питания (внимание: данные актуальны для машин, оборудованных Dual Charger):
Бесспорно, в случае с электромобилями Tesla, самый удобный вариант зарядки — это фирменные станции Supercharger. Мало того, что они обладают невероятной скоростью зарядки (270 км за 30 минут, 100% заряда батареи за 75 минут), но и расположены таким образом, чтобы пассажиры не заскучали и смогли отдохнуть от дороги — рядом с кафе, закусочными, отелями и прочими элементами дорожной инфраструктуры. В России и СНГ таких станций пока нет, однако, если верить официальному сайту Tesla Motors, уже в 2016 году появятся станции на территории России и Украины — связав наши страны с Европой. А значит, новый виток истории Tesla в наших широтах уже не за горами.
Тем не менее, уже сегодня у нас есть возможность в полной мере наслаждаться удобством зарядки вместо заправки — без запаха, грязи и прочих неудобств. Существует множество вариантов зарядить Теслу как в общественных местах, так и в собственном гараже или на парковке. Moscow Tesla Club обеспечивает своим клиентам максимальный комфорт эксплуатации электромобилей, ведь мы стремимся к тому, чтобы содержание собственного транспортного средства было столь же удобно, как владение современными гаджетами.
Вернутьсяmoscowteslaclub.ru