Tesla Motors est le créateur d'éco-voitures véritablement révolutionnaires, qui ne sont pas seulement produites en série, mais ont également des caractéristiques uniques qui permettent leur utilisation littéralement au quotidien. Aujourd'hui, nous jetons un coup d'œil à l'intérieur de la batterie de la voiture électrique Tesla Model S, découvrons son fonctionnement et révélons la magie du succès de cette batterie.
Selon l'Agence nord-américaine de protection de l'environnement (EPA), la Model S a besoin d'une seule charge de batteries de 85 kWh pour parcourir plus de 400 km, ce qui est l'indicateur le plus significatif parmi les voitures similaires sur le marché spécialisé. Pour accélérer à 100 km/h, la voiture électrique n'a besoin que de 4,4 secondes.
La clé du succès de ce modèle est la présence de batteries lithium-ion, dont les principaux composants sont fournis à Tesla par Panasonic. Les batteries Tesla sont couvertes de légendes. Et donc l'un des propriétaires d'une telle batterie a décidé de violer son intégrité et de découvrir à quoi elle ressemble à l'intérieur. Soit dit en passant, le coût d'une telle batterie est de 45 000 USD.
La batterie est située en bas, grâce à laquelle Tesla a un centre de gravité bas et une excellente maniabilité. Il est fixé au corps au moyen de crochets.
Batterie Tesla. Analyse
Le compartiment de la batterie est formé de 16 blocs connectés en parallèle et protégés de l'environnement au moyen de plaques métalliques, ainsi que d'un revêtement en plastique empêchant l'entrée d'eau.
Avant de le démonter complètement, la tension électrique a été mesurée, ce qui a confirmé l'état de fonctionnement de la batterie.
L'assemblage des batteries se caractérise par une haute densité et un montage précis des pièces. L'ensemble du processus de cueillette se déroule dans une salle complètement stérile, à l'aide de robots.
Chaque bloc se compose de 74 éléments, qui ressemblent beaucoup en apparence à de simples batteries à doigts (cellules lithium-ion Panasonic), répartis en 6 groupes. Dans le même temps, il est presque impossible de connaître le schéma de leur placement et de leur fonctionnement - c'est un grand secret, ce qui signifie qu'il sera extrêmement difficile de faire une réplique de cette batterie. Il est peu probable que nous voyions un analogue chinois de la batterie Tesla Model S!
Le graphite sert d'électrode positive et le nickel, le cobalt et l'oxyde d'aluminium servent d'électrode négative. .
La batterie la plus puissante disponible (son volume est de 85 kWh) se compose de 7104 batteries de ce type. Et il pèse environ 540 kg, et ses paramètres sont de 210 cm de long, 150 cm de large et 15 cm d'épaisseur. La quantité d'énergie générée par une seule unité de 16 est égale à la quantité produite par une centaine de batteries d'ordinateurs portables.
Lors de l'assemblage de leurs batteries, Tesla utilise des éléments produits dans divers pays, comme l'Inde, la Chine, le Mexique, mais le raffinement final et l'emballage sont fabriqués aux États-Unis. La société offre un service de garantie pour ses produits jusqu'à 8 ans.
Ainsi, vous avez appris en quoi consiste la batterie Tesla Model S et comment elle fonctionne. Merci pour votre attention!
Les batteries Tesla Powerwall coûtent 3 000 $ et 3 500 $
Pour la plupart des gens, Tesla Motors n'est connu que pour ses véhicules électriques Tesla Model S. La voiture possède le titre de voiture la plus sûre selon la NHTSA, la berline la plus rapide au monde (dans la version la plus puissante) et est généralement unique à bien des égards. .
Mais l'entreprise d'Elon Musk ne vit pas uniquement de voitures. Hier, Tesla Motors a annoncé de nouvelles batteries appelées Powerwall. Et ils ne sont pas destinés au marché automobile. Les nouvelles solutions sont destinées à être utilisées dans les foyers et les entreprises.
À en juger par le fait que les nouveaux appareils ont été introduits dans le cadre de la nouvelle initiative Tesla Energy, d'autres produits de cette catégorie devraient être attendus dans un proche avenir.
Revenant aux nouveautés, il convient de noter qu'il s'agit de batteries lithium-ion d'une capacité de 7 ou 10 kWh.Bien sûr, Tesla n'a pas sorti de batterie de secours conventionnelle. L'appareil est également équipé d'un système de contrôle thermique liquide et d'une unité électronique.
Il convient de souligner l'apparition de Powerwall. L'appareil plaira évidemment aux connaisseurs d'un intérieur moderne, et les autres propriétaires n'auront pas à cacher la nouveauté aux yeux de l'homme.
Powerwall s'intègre facilement dans le réseau domestique et peut être connecté à un système avec des panneaux solaires. Tesla note que la version à plus grande capacité est optimisée pour la sauvegarde de l'énergie, ce qui signifie qu'elle est plus adaptée aux entreprises, tandis que le modèle 7 kWh est optimisé pour une utilisation quotidienne. Par exemple, cela peut être utile dans les pays où le coût de l'électricité dépend de l'heure de la journée. Puis Powerwall vous permettra de faire des économies importantes en alimentant le réseau domestique à un moment où le prix est le plus élevé.
N'oubliez pas que la capacité indiquée est le maximum pour les batteries. En continu, le Powerwall est capable de délivrer 2 kW de puissance, alors que la valeur crête est de 3,3 kW. Tesla fournit de nouveaux articles avec une garantie de 10 ans. Les dimensions de l'appareil sont de 1300 x 860 x 180 mm. Le coût des nouveaux produits est de 3000 et 3500 dollars, selon la capacité. Les livraisons de batteries commenceront à la fin de l'été.
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Calcul simple de l'économie de la batterie tesla modèle S
Tout d'abord, découvrons "de quoi est fait votre hot-dog". Malheureusement, sur le site Web du fabricant, des données sur les caractéristiques de performance sont publiées pour l'acheteur, qui n'aime même pas se souvenir de la loi d'Ohm, j'ai donc dû chercher des informations et faire mes estimations approximatives.Que sait-on de cette batterie ?
Il existe trois options étiquetées par kilowattheures : 40, 60 et 85 kWh (40 a déjà été abandonné).
On sait que la batterie est assemblée à partir de batteries série 18650 Li-Ion 3.7v. Fabricant Sanyo (alias Panasonic), la capacité de chaque boîte est vraisemblablement de 2600mAh et le poids est de 48g. Il existe très probablement des approvisionnements alternatifs, mais les caractéristiques de performance devraient être ~ les mêmes et l'essentiel du convoyeur provient toujours du leader mondial.
(Dans les voitures de production, les assemblages de batterie ont un aspect complètement différent =)
Ils disent que le poids d'une batterie pleine est d'environ 500 kg (il est clair que cela dépend de la capacité). Jetons la coque de protection, le système de chauffage / refroidissement, les petites choses et le câblage pesant, disons, 100 kg, il reste ~ 400 kg de batteries. Avec un poids d'une boîte de 48 g, environ ~ 8 000 à 10 000 boîtes sortent.
Vérifions l'hypothèse :
85000 wattheures / 3,7 volts = ~23000 ampères-heures
23000/2.6 = ~8850 canettes
Soit ~ 425 kg
Alors, c'est rude. On peut dire qu'il y a des éléments d'environ 2600 mAh pour un montant d'environ 8k.
Je suis donc tombé sur le film après les calculs =). Il est vaguement rapporté ici que la batterie se compose de plus de 7 000 cellules.
Maintenant, nous pouvons facilement estimer le côté financier de la question.
Chaque boîte d'un acheteur au détail ordinaire coûte AUJOURD'HUI ~ 6,5 $.
Pour ne pas être infondé, je confirme avec un screen. Ensembles de paires pour 13,85 $ : 
Le prix de gros de l'usine sera probablement presque 2 fois inférieur. Autrement dit, quelque part autour de 3,5 à 4 $ par pièce. vous pouvez acheter même pour un bibika (8000-9000 pièces - c'est déjà une vente en gros sérieuse).
Et il s'avère que le coût des cellules de batterie elles-mêmes est aujourd'hui d'environ 30 000 $. Bien sûr, Tesla les obtient beaucoup moins cher.
Selon les spécifications du fabricant (Sanyo), nous avons 1000 cycles de recharge garantis. En fait, au moins 1000 y sont écrits, mais le fait est que pour ~ 8000 canettes, le minimum sera pertinent.
Ainsi, si nous prenons le kilométrage moyen standard d'une voiture par an de 25 000 km (c'est-à-dire environ ~ 1 à 2 charges par semaine), nous obtiendrons environ 13 ans pour une inutilisabilité COMPLÈTE à 100 %. Mais ces banques perdent presque la moitié de leur capacité après 4 ans dans ce mode (ce fait a été constaté pour ce type de batterie). En fait, ils fonctionnent toujours sous garantie, mais la voiture a la moitié du kilométrage. L'opération sous cette forme perd tout son sens.
Donc, quelque part autour de 30 à 40 000 $ pour 4 ans de roulement normal, s'envoler vers la ferraille. Dans ce contexte, tout calcul des coûts de charge semble ridicule (il y aura ~ 2-4k $ d'électricité pour toute la durée de vie de la batterie =).
Même à partir de ces chiffres approximatifs, on peut estimer les perspectives d'éviction des "ICE-skunks" du marché automobile.
Pour une berline similaire à la Model S avec un moteur à combustion interne pour 25 000 km par an, il faudra compter ~ 2500-3000 $ pour l'essence. Pendant 4 ans, respectivement ~$10-14k.
conclusion
Jusqu'à ce que le prix des batteries baisse de 2,5 fois (ou que le prix du carburant augmente de 2,5 fois =), il est trop tôt pour parler d'une prise de marché massive.Cependant, les perspectives sont excellentes. Les fabricants de batteries augmenteront la capacité. Les batteries deviendront plus légères. Ils auront moins de métaux de terres rares.
Une fois pour des bocaux similaires (3,7v) Prix de gros abordable par 1000 conteneursmAh sera réduit à 0,6-0,5 $, le mouvement de masse vers les voitures électriques commencera(l'essence deviendra ~ égale en coûts).
Je recommande également de surveiller les autres facteurs de forme de la batterie. Il est possible que leurs prix fluctuent de manière inégale.
Je suppose que ces baisses de prix se produiront avant la prochaine révolution de la technologie des batteries chimiques. Ce sera processus évolutif rapide qui prendra 2 à 5 ans.
Reste bien sûr le risque d'une forte augmentation de la demande pour de telles batteries. En conséquence, il y a une pénurie de matières premières ou de fournitures, mais il me semble que tout ira bien. Des risques similaires ont été largement surestimés dans le passé et, par conséquent, les choses se sont en quelque sorte améliorées.
Il y a un autre point intéressant à noter ici. Tesla ne se contente pas de sceller des canettes de 8 000 en une seule. Les batteries subissent des tests complexes, sont adaptées les unes aux autres, un circuit de haute qualité est créé, un système de refroidissement astucieux est ajouté, un tas de contrôleurs, de capteurs et d'autres bourrages à haute intensité qui ne sont pas encore disponibles pour l'acheteur moyen. Il sera donc moins cher d'acheter une nouvelle batterie chez Tesla que d'économiser et de prendre n'importe quel canoë. Tesla a immédiatement signé tous les acheteurs de consommables qui coûtent 10 fois plus que la charge elle-même. C'est une bonne affaire =).
Une autre chose est que des concurrents apparaîtront bientôt. Par exemple, BMW est sur le point de lancer une série i électrique (investissant très probablement dans des actions BMW au lieu de Tesla pour les années à venir). Eh bien, alors - plus.
Prime. Comment le marché mondial va-t-il évoluer ?
Du point de vue de la principale matière première pour la production de voitures, la consommation d'acier chutera fortement. L'aluminium des moteurs thermiques va migrer vers les pièces de carrosserie, car il n'est plus possible de fabriquer des carrosseries de voitures électriques en acier (trop lourdes). Sans moteur à combustion interne, les composants en acier complexes et lourds ne sont pas nécessaires. La voiture (et l'infrastructure) aura nettement plus de cuivre, plus de polymères, plus d'électronique, mais presque pas d'acier (du moins dans les éléments de traction + train de roulement et blindage. Tout). Même les emballages de batterie se passeront d'étain =).La consommation d'huiles, de lubrifiants, de liquides et de toutes sortes d'additifs sera réduite à presque zéro. Le carburant puant entrera dans l'histoire. Cependant, de plus en plus de polymères seront nécessaires, donc Gazprom reste à cheval =). En général, il est irrationnel de "brûler" de l'huile. À partir de là, vous pouvez fabriquer des produits solides et durables du plus haut niveau technologique. L'ère des hydrocarbures ne s'arrêtera donc pas avec les voitures électriques, mais les réformes de ce marché seront sérieuses et douloureuses.
Nous avons partiellement revu la configuration de la batterie Tesla Modèle S d'une capacité de 85 kWh. Rappelons que l'élément principal de la batterie est une cellule de batterie lithium-ion de la société Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Cellule Panasonic, taille 18650
La figure montre une cellule typique. En réalité, les cellules de Tesla sont légèrement modifiées.
Données cellulaires parallèle se joindre à groupes de 74 pièces. Lorsqu'il est connecté en parallèle, la tension du groupe est égale à la tension de chacun des éléments (4,2 V) et la capacité du groupe est égale à la somme des capacités des éléments (250 Ah).
Plus loin six groupes connecter en série au module. Dans ce cas, la tension du module est additionnée des tensions des groupes et vaut environ 25 V (4,2 V * 6 groupes). La capacité reste de 250 Ah. Enfin, les modules sont connectés en série pour former une batterie. Au total, la batterie contient 16 modules (96 groupes au total). La tension de tous les modules est additionnée et totalise 400 V (16 modules * 25 V).
La charge de cette batterie est un entraînement électrique asynchrone d'une puissance maximale de 310 kW. Puisque P = U * I, en mode nominal à une tension de 400 V, le courant I = P / U = 310000/400 = 775 A circule dans le circuit.À première vue, il peut sembler qu'il s'agit d'un courant fou pour une telle "batterie". Cependant, n'oubliez pas qu'avec une connexion parallèle selon la première loi de Kirchhoff, I = I1 + I2 + ... In, où n est le nombre de branches parallèles. Dans notre cas, n=74. Puisque nous considérons que les résistances internes des cellules du groupe sont conditionnellement égales, les courants qu'elles contiennent seront les mêmes. En conséquence, un courant circule directement à travers la cellule In=I/n=775/74=10,5 A.
C'est beaucoup ou un peu ? Bon ou Mauvais? Afin de répondre à ces questions, tournons-nous vers la caractéristique de décharge d'une batterie lithium-ion. Des artisans américains, après avoir démonté la batterie, ont effectué une série de tests. En particulier, la figure montre des oscillogrammes de tension lors de la décharge d'une cellule prise d'un réel Tesla Modèle S, courants : 1A, 3A, 10A.
Le pic sur la courbe 10A est dû au basculement manuel de la charge sur 3A. L'auteur de l'expérience résolvait un autre problème en parallèle, nous ne nous y attarderons pas.
Comme on peut le voir sur la figure, une décharge avec un courant de 10 A satisfait pleinement aux exigences de tension de cellule. Ce mode correspond au débit selon la courbe 3C. Il est à noter que nous avons pris le cas le plus critique, lorsque la puissance du moteur est maximale. En réalité, compte tenu de l'utilisation même d'un entraînement à deux moteurs avec un rapport de démultiplication optimal, la voiture fonctionnera avec une décharge de 2 ... 4 A (1C). Ce n'est qu'aux moments de très forte accélération, lors de la montée à grande vitesse, que le courant de la cellule peut atteindre un pic de 12 ... 14 A.
Quels autres avantages apporte-t-il ? Pour cette charge dans le cas du courant continu, la section du conducteur en cuivre peut être sélectionnée à 2 mm2. Moteurs Tesla tue deux oiseaux avec une pierre ici. Tous les conducteurs de connexion remplissent également la fonction de fusibles. En conséquence, il n'est pas nécessaire d'utiliser un système de protection coûteux, utilisez en plus des fusibles. Les conducteurs de connexion eux-mêmes en cas de surintensité due à la faible section transversale fondent et empêchent une urgence. Nous avons écrit plus à ce sujet.
Sur la figure, les conducteurs 507 sont les mêmes connecteurs.
Intéressons-nous enfin à la dernière question qui inquiète les esprits de notre époque, et provoque une vague de polémiques. Pourquoi Tesla utilise-t-il des batteries lithium-ion ?
Faites immédiatement une réserve que, spécifiquement dans cette affaire, j'exprimerai ma propre opinion subjective. Vous n'êtes peut-être pas d'accord avec lui.)
Nous procéderons à une analyse comparative des différents types de batteries.
De toute évidence, la batterie lithium-ion a de loin les performances spécifiques les plus élevées. La meilleure batterie en termes de densité d'énergie et de rapport masse/taille, hélas, n'existe pas encore en production de masse. C'est pourquoi dans Tesla il s'est avéré qu'il s'agissait d'une telle batterie équilibrée, offrant une réserve de marche allant jusqu'à 500 km.
La deuxième raison, à mon avis, est le marketing. Néanmoins, en moyenne, la ressource de telles cellules est d'environ 500 cycles de charge-décharge. Et cela signifie qu'avec une utilisation active de la voiture, vous devrez remplacer la batterie après un maximum de deux ans. Bien que l'entreprise ait vraiment
