La perte de capacité de la batterie pendant le fonctionnement est l'un des problèmes des véhicules électriques, même si ce processus est la norme pour tout appareil équipé de batteries lithium-ion. Cependant, les experts de l’organisation Plug-in America ont constaté que la voiture électrique constitue une exception à cet égard.
Oui, ils ont recherche indépendante, qui a montré que la perte de puissance de la batterie de la Model S, même sur de longues distances, est faible. En particulier, la batterie de cette voiture perd en moyenne 5 % de sa puissance après que la voiture a dépassé la barre des 50 000 miles (80 000 km), et lors d'un trajet de plus de 100 000 miles (160 000 km) - encore moins que 8% . L'étude a été menée sur la base des données de 500 voitures électriques Modèle Tesla S, dont le kilométrage total était de plus de 12 millions de miles (20 millions de km).
En outre, Plug-in America a mené une autre étude qui a montré qu'en quatre ans (depuis l'entrée sur le marché de la Tesla Model S), le nombre d'appels aux stations-service Tesla en raison de problèmes avec la batterie, le moteur électrique ou le chargeur a considérablement diminué. . appareil.
La capacité de la batterie peut dépendre de plusieurs facteurs tels que la fréquence complètement chargé capacité, périodes de temps à l'état non chargé et quantité chargeurs rapides. Les données de Plugin America montrent également que les taux de remplacement des principaux composants se sont considérablement améliorés :
Ces données sont encourageantes, mais malgré cela, Tesla continue de travailler à l’amélioration de sa technologie de batteries et de cellules. L'entreprise a entamé une collaboration scientifique avec le groupe de recherche Jeff Dahn de l'Université Dalhousie. Ce département est spécialisé dans la prolongation de la durée de vie des cellules des batteries lithium-ion et son objectif est de maximiser le kilométrage de la batterie avec peu de perte de puissance.
A noter que la batterie de la Tesla Model S, ainsi que la voiture elle-même, bénéficient d'une garantie de 8 ans et d'aucune restriction de kilométrage depuis 2014. Ensuite, le PDG de Tesla, Elon Musk, a expliqué cette décision comme suit : « Si nous croyons vraiment que les moteurs électriques sont bien plus plus fiable que les moteurs combustion interne, avec moins de pièces mobiles... alors notre politique de garantie devrait refléter cela.
Au printemps 2015, Tesla a présenté au public une nouvelle batterie pour la maison. À la base, c'est nouvelle étape développement de la société. Cette batterie est la prochaine étape vers la création d’une maison intelligente qui ne dépendra pas des communications externes.
Histoire de la création
La production et la consommation d'énergie électrique au 21ème siècle sont l'un des les problèmes les plus importants. Les perspectives de l’humanité tout entière en dépendent en grande partie. Traditionnellement, l'électricité est produite de deux manières :
- commercial (traitement du charbon, du pétrole, du gaz, de l'énergie nucléaire, utilisation de l'eau et de l'énergie solaire) ;
- non commercial (traitement de déchets industriels, bois de chauffage, utilisation de la force musculaire).
De plus, les sources commerciales représentent plus de 90 % de toute la production d’électricité. Cette tendance est observée depuis des décennies, malgré une crise importante des ressources en carburant et de la pollution atmosphérique. Si nous ne commençons pas à corriger la situation, une crise énergétique ou une catastrophe environnementale mondiale pourrait survenir. Tesla a donc décidé de contribuer à l’amélioration des systèmes de production et d’utilisation de l’électricité en développant une batterie innovante.
Le projet de création de cette batterie Tesla unique a été mené par Elon Musk lui-même, qui peut être considéré comme un révolutionnaire dans le domaine. technologies de l'information. En effet, il y a à peine 10 ans, presque personne ne croyait au succès des véhicules électriques. Cependant, grâce aux efforts d’Elon Musk, il a été possible de créer une voiture électrique populaire et de haute qualité, la Tesla Model S, que tous les automobilistes voudront acheter. Il s'est avéré que malgré le monopole des moteurs à combustion interne, une alternative au carburant liquide avait été trouvée depuis longtemps. C’est juste que personne n’a osé changer les traditions établies. Suite au succès des véhicules électriques, Tesla a décidé de développer une batterie domestique.
La décision à ce sujet a été présentée le 30 avril par Elon Musk lui-même. Une telle évolution révolutionnaire ne devrait pas seulement avoir un impact positif sur l’environnement, mais aussi sur l’économie dans son ensemble. Nouvelle batterie appelé Tesla Powerwall. Cela vous permettra de réduire les émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et de réduire considérablement les coûts énergétiques. Autrement dit, la société Tesla a commencé à poursuivre l’idée d’une fourniture autonome de logements, ce qui n’est plus quelque chose d’unique. Aujourd’hui déjà, de nombreux propriétaires de maisons de campagne couvrent les toits de leur maison de panneaux solaires qui alimentent des batteries au plomb. La nouvelle batterie de Tesla devrait être beaucoup plus efficace et rentable.
Spécifications de la batterie Powerwall
La batterie Powerwall peut utiliser l'énergie des panneaux solaires et d'autres sources d'énergie. Le système peut avoir une capacité de 7 et 10 kW. En conséquence, la première option convient à un usage quotidien et la seconde à la création de réserves d'énergie. Selon les experts, la famille américaine moyenne vivant dans une maison séparée de trois chambres qui fonctionnera avec une batterie Tesla consomme environ 3 200 kW par heure. Par conséquent, une batterie complètement chargée peut alimenter une telle maison pendant environ 4 à 5 heures.
Il est prévu que l'installation des batteries Tesla soit réalisée conjointement avec Solar City. Cette entreprise est engagée dans la fabrication et l'installation de panneaux solaires, et son actionnaire le plus important aussi le brillant Elon Musk. A l'avenir, il est prévu d'impliquer d'autres partenaires qui participeront au développement du projet. Selon les experts financiers, la vente de batteries neuves pourrait rapporter Entreprise Tesla près de 4,5 milliards de dollars, car de nombreuses grandes entreprises pourront utiliser les nouvelles batteries à leurs propres fins. C'est pour eux que sera développé le système Powerpack, qui comprendra tout un ensemble de packs de batteries d'une capacité de 100 kW par heure. À des fins industrielles, ces batteries peuvent être combinées en système commun avec une capacité de 10 MW par heure et même plus. Entreprise Tesla déjà a rapporté que les tests de l'équipement ont déjà commencé dans les sociétés américaines Walmart et Cargill.
Avantages de la batterie Tesla Powerwall
Applications des cellules de batterie lithium-ion
L'utilisation de batteries lithium-ion est une solution innovante importante, qui a servi de base à la création de la batterie Powerwall. Cette batterie est nettement supérieure à de nombreux égards aux échantillons traditionnels au plomb. Donc, batterie au plomb n'a pas plus de 800 cycles de décharge et de charge. Dans le même temps, la batterie lithium-ion a 1 000 à 1 200 cycles de charge et de décharge. De plus, une batterie lithium-ion est plusieurs fois meilleure qu’une batterie au plomb en termes de poids et de capacité.
Joli design
C'est grâce à sa petite taille que la batterie Tesla a reçu un design magnifique et élégant. Les développeurs de Tesla Powerwall ont décidé que ce produit devait créer une impression de stylo agréable, ce qui pourrait finalement s'avérer décisif. Ce produit se distingue par des bords arrondis et une épaisseur relativement fine par rapport à ses concurrents. De plus, pour ces accus rechargeables, les créateurs proposent une grande variété solutions de couleurs. Ainsi, même sans tenir compte caractéristiques techniques, Tesla Powerwall attirera certainement votre attention. Cet appareil peut être monté directement sur le mur, où il occupera un minimum de place.
Écostructure holistique
La nouvelle batterie Powerwall est disponible en deux versions, chacune avec une capacité de 7 et 10 kW par heure. Leur coût est respectivement de 3 mille et 3,5 mille dollars. En principe, si, pour une raison quelconque, le consommateur ne dispose pas d'une capacité suffisante, il peut ajouter plusieurs batteries supplémentaires au système, augmentant ainsi la capacité totale à 90 kW par heure. Autrement dit, vous pouvez connecter jusqu'à 9 batteries maximum. Pour connecter ces batteries, vous n'avez pas besoin d'étudier en profondeur les principes de construction des réseaux électriques. Ici, vous pouvez résoudre tous les problèmes avec un seul câble.
Une solution efficace pour les entreprises et l'industrie
Parallèlement à Powerwall, un autre système a été présenté, destiné à fournir de l'électricité aux installations industrielles. Ce nouveau produit s'appelle Tesla Powerpack. La particularité de cette batterie est la capacité d'augmenter sans cesse sa capacité potentielle, atteignant plusieurs Gigawatts par heure. Cette batterie a été créée sous la houlette d’Elon Musk, habitué à voir grand. Par conséquent, cette batterie n’a pas été présentée tant aux utilisateurs individuels qu’à l’ensemble du système d’électrification dans son ensemble. Afin de fournir de l’énergie à la planète entière, Tesla va créer plus de 900 millions de batteries Powerpack.
Ce système prendra soin de l’environnement, ce qui éliminera complètement la production industrielle d’électricité à partir de ressources fossiles. Tout cela réduira les rejets de substances externes dans l’environnement. De plus, la batterie Tesla Powerpack vous permettra d'atteindre une autonomie complète de toute installation industrielle.
Calcul du retour sur investissement en Russie
Avant d'acheter une batterie Tesla, vous devez comprendre si cela vous sera bénéfique. Si nous prenons la quantité d’énergie consommée par jour à 10 kW par heure, cela équivaudra à utiliser la pleine capacité de la batterie par jour. Prix Batteries Tesla Powerwall coûte 3,5 mille, ce qui, au taux de change actuel, est d'environ 175 mille roubles. De plus, n'oubliez pas la nécessité d'acheter un onduleur qui, selon les normes modernes, coûte 1,5 mille dollars. N'oubliez pas non plus les pertes qui peuvent survenir dans le circuit électrique composé d'une batterie, d'un convertisseur de courant et d'un onduleur. Dans le même temps, l’efficacité totale d’une batterie Tesla est d’environ 87 %. L’utilisateur ne reçoit donc pas la totalité des 10 kW par heure, mais seulement 8,7 kW par heure.
Compte tenu du tarif bizone, la consommation énergétique journalière est de 5 kW par heure, soit 57 % de ressource maximaleÉquipement Tesla Powerwall. Tout le reste de l’énergie est destiné à la consommation du soir. Avec ce calcul, par jour d'utilisation du réseau électrique, les dépenses annuelles seront d'environ 22 000 roubles par an aux États-Unis et de plus d'un tiers de moins en Russie. Ensuite, vous devez considérer qu’une batterie lithium-ion typique perd généralement environ 6 % de sa capacité d’origine au cours d’une année. Par conséquent, au fil du temps, la capacité de la batterie diminuera progressivement et après quelques instants, vous ne pourrez plus gérer seul la batterie Tesla Powerwall.
Il s'avère qu'en tenant compte de tous les coûts, la batterie Tesla Powerwall dans notre pays ne s'amortit pas même en 15 ans. Le coût total de l'équipement, même sans panneaux solaires, est d'environ 250 000 roubles.
Réflexions sur le sujet
Selon de nombreux experts, nouveau développement l’entreprise est une option intéressante pour atteindre l’indépendance énergétique. Ce dispositif vous permettra de compter sur un avenir démuni émissions nocives avec un épuisement constant des ressources naturelles. Cependant, aujourd’hui le coût de cet équipement est trop élevé pour qu’il soit rentable dans notre pays. De plus, si l’on ajoute au coût le prix du convertisseur, de l’onduleur et des panneaux solaires, la situation s’avérera encore moins rose. Dans le même temps, nombreux sont ceux qui sont prêts à investir dès maintenant dans leur avenir afin de créer ainsi une planète verte. Tesla Powerwall est le mieux adapté à cet effet. De plus, vous pouvez compter sur une nouvelle réduction du coût des batteries Tesla à l’avenir.
Bien entendu, l'idée d'Elon Musk n'est pas complètement innovante, car il existe aujourd'hui de nombreuses options pour les batteries domestiques dans le monde. Cependant, selon Musk, toutes ces batteries sont trop chères, peu pratiques et peu fiables. L’objectif principal de Tesla est donc de populariser ces batteries et de réduire leurs prix.
Les experts affirment que les nouvelles batteries Powerwall devraient plaire aux familles et aux entreprises qui disposent déjà de panneaux solaires sur le toit. Musk lui-même estime qu'en Californie seulement, il existe au moins 300 maisons privées équipées de systèmes solaires. Par conséquent, tous peuvent être équipés en toute sécurité de batteries Tesla. De plus, ces batteries deviendront excellente option pour les bâtiments qui nécessitent des Alimentation sans interruption. Cela s'applique aux hôpitaux, aux organisations militaires, etc. Grâce à l'accumulation de l'énergie solaire, il est possible de réaliser panneaux solaires plus efficace et plus demandé. Par exemple, si auparavant de nombreuses personnes refusaient les panneaux solaires parce qu’ils ne fonctionnaient qu’en plein soleil, la situation pourrait maintenant changer. Grâce à l'utilisation de piles, l'énergie peut être stockée pendant la journée et utilisée le soir, ce qui est plus efficace.
Défauts
Le principal inconvénient de la batterie Tesla est son coût élevé. De plus, vous devrez débourser plusieurs milliers de dollars supplémentaires pour installer la batterie. Convenez que toutes les familles ne peuvent pas se permettre un tel luxe. Par conséquent, selon Elon Musk, il est nécessaire de montrer aux gens qu’en utilisant cet appareil, on peut économiser beaucoup. Pour y parvenir, il est prévu de réduire le coût initial du dispositif d'environ 30 %. Cela deviendra possible lorsque la construction de la nouvelle usine de Tesla au Nevada sera achevée. En général, les experts sont optimistes car, selon eux, au cours des dernières décennies, le coût de l'énergie électrique a globalement diminué et il n'y a aucune condition préalable à une augmentation de ce prix dans un avenir proche. C’est pourquoi le développement de Tesla sous la forme d’une batterie domestique unique deviendra bientôt très populaire et demandé.
Nous avons partiellement revu la configuration batterie Tesla modèle S d'une capacité de 85 kWh. Rappelons que l’élément principal de la batterie est la cellule lithium-ion de l’entreprise. Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Cellule Panasonic, taille 18650
La figure montre une cellule typique. En réalité, les cellules Tesla sont légèrement modifiées.
Données cellulaires parallèle se connecter à groupes de 74 pièces. Avec une connexion 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 de groupe et est d'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 (total 96 groupes). La tension de tous les modules est additionnée et s'élève finalement à 400 V (16 modules * 25 V).
La charge de cette batterie est un entraînement électrique asynchrone Puissance maximum 310 kW. Puisque P=U*I, en mode nominal à une tension de 400 V, il circule dans le circuit un courant I=P/U=310000/400=775 A. À première vue, il peut sembler qu'il s'agit d'un courant fou pour une telle « batterie ». Cependant, n’oubliez pas que dans 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 au sein du groupe, nous considérons que les résistances internes des cellules sont conditionnellement égales, alors les courants qui y circulent seront les mêmes. En conséquence, le courant circule directement à travers la cellule Entrée=I/n=775/74=10,5 A.
Est-ce beaucoup ou un peu ? Bon ou Mauvais? Afin de répondre à ces questions, tournons-nous vers les caractéristiques de décharge d’une batterie lithium-ion. Des artisans américains, après avoir démonté la batterie, ont procédé à une série de tests. En particulier, la figure montre des oscillogrammes de tension lors de la décharge d'une cellule prélevée sur un appareil réel. Tesla modèle S, courants : 1A, 3A, 10A.
Le pic sur la courbe 10 A est dû à commutation manuelle charges à 3A. L'auteur de l'expérience a résolu en parallèle un autre problème, nous ne nous y attarderons pas.
Comme le montre la figure, un courant de décharge de 10 A satisfait pleinement aux exigences de tension des cellules. 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 double moteur avec une rapport de démultiplication boîtes de vitesses, la voiture fonctionnera avec une décharge de 2...4 A (1C). Uniquement dans les moments de très forte accélération, en montée grande vitesse, le courant de la cellule peut atteindre 12...14 A en pointe.
Quels autres avantages cela apporte-t-il ? Pour une charge donnée au cas où courant continu la section transversale du conducteur en cuivre peut être sélectionnée à 2 mm2. Moteurs Tesla fait d'une pierre deux coups ici. Tous les conducteurs de connexion servent également de fusibles. Il n’est donc pas nécessaire d’utiliser système coûteux protection, utilisation supplémentaire fusibles. En raison de leur petite section, les conducteurs de connexion fondent eux-mêmes en cas de surcharge de courant et empêchent situation d'urgence. Nous avons écrit davantage à ce sujet.
Sur la figure, les 507 conducteurs sont les mêmes connecteurs.
Enfin, considérons la dernière question qui inquiète les esprits de notre époque et suscite une vague de controverses. Pourquoi Tesla utilise-t-elle des batteries lithium-ion ?
Permettez-moi tout de suite de faire une réserve : spécifiquement sur cette question, j'exprimerai mon opinion subjective. Vous n'êtes pas obligé d'être d'accord avec lui)
Réalisons analyse comparative différents types batteries.
De toute évidence, la batterie lithium-ion présente aujourd’hui les performances spécifiques les plus élevées. Meilleure batterie en termes de densité d'énergie et de rapport masse/taille, jusqu'à présent, hélas, en production de masse n'existe pas. C'est pourquoi dans Tesla Il a été possible de réaliser une batterie aussi équilibrée, offrant une réserve de marche allant jusqu'à 500 km.
La deuxième raison, selon moi, est le marketing. Pourtant, en moyenne, la ressource de ces cellules est d'environ 500 cycles de charge-décharge. Cela signifie que si vous utilisez activement la voiture, vous devrez remplacer la batterie au bout de deux ans maximum. Bien que l’entreprise soit vraiment .
Tesla Motors est le créateur de voitures écologiques véritablement révolutionnaires, qui sont non seulement produites en série, mais possèdent également des caractéristiques uniques qui leur permettent d'être utilisées littéralement tous les jours. Aujourd'hui, nous jetons un œil à l'intérieur de la batterie Voiture électrique Tesla Model S, nous découvrirons son fonctionnement et révélerons la magie du succès de cette batterie.
Selon l'Agence nord-américaine de protection environnement(EPA), la Model S nécessite une recharge de batteries de 85 kWh pour parcourir plus de 400 km, ce qui est l'indicateur le plus significatif parmi les voitures similaires présentées 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 réside dans la présence de batteries lithium-ion dont les principaux composants sont fournis à Tesla par Panasonic. Les batteries Tesla sont légendaires. C’est ainsi que l’un des propriétaires d’une telle batterie a décidé de violer son intégrité et de découvrir à quoi elle ressemblait à l’intérieur. Soit dit en passant, le coût d'une telle batterie est de 45 000 USD.
La batterie est située en bas, ce qui confère à la Tesla un centre de gravité bas et une excellente maniabilité. Il est fixé au corps à l'aide de supports.
Batterie Tesla. Faisons le tri
Le compartiment à piles 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 qui empêche l'eau de pénétrer.
Avant de la démonter complètement, la tension électrique a été mesurée, confirmant l'état de fonctionnement de la batterie.
L'ensemble batterie se distingue par une densité élevée et un ajustement précis des pièces. L’ensemble du processus de préparation de commandes se déroule dans une salle entièrement stérile à l’aide de robots.
Chaque bloc se compose de 74 éléments, d'apparence extrêmement similaire aux éléments simples. Piles AA(Cellules lithium-ion Panasonic), divisées en 6 groupes. Dans le même temps, il est presque impossible de connaître la disposition de leur emplacement et de leur fonctionnement - c'est un grand secret, ce qui signifie qu'il sera extrêmement difficile de fabriquer une réplique de cette batterie. équivalent chinois Il est peu probable que nous voyions une 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) est composée de 7104 batteries similaires. Et il pèse environ 540 kg et ses paramètres sont de 210 cm de longueur, 150 cm de largeur et 15 cm d'épaisseur. La quantité d’énergie produite par une seule unité sur 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 et le Mexique, mais la modification finale et l'emballage sont réalisés aux États-Unis. La société fournit service de garantie de leurs produits jusqu'à 8 ans.
Ainsi, vous avez appris en quoi consiste la batterie Tesla Model S et le principe de son fonctionnement. Merci pour votre attention!
