Preprost izračun porabe baterije modela Tesla S
Najprej ugotovimo, iz česa je ta hot dog. Žal so na spletni strani proizvajalca objavljene lastnosti delovanja za kupca, ki se ne rad spominja niti Ohmovega zakona, zato sem moral poiskati informacije in narediti svoje grobe ocene.Kaj vemo o tej bateriji?
Na voljo so tri možnosti, ki so označene s kilovatnimi urami: 40, 60 in 85 kWh (40 je že ukinjeno).
Znano je, da je baterija sestavljena iz serijskih 18650 Li-Ion 3.7v baterij. Proizvajalec je Sanyo (aka Panasonic), kapaciteta vsake pločevinke je menda 2600mAh, teža pa 48g. Najverjetneje obstajajo alternativne zaloge, vendar bi morale biti lastnosti delovanja ~ enake in glavnina transportnega traku prihaja od vodilnega svetovnega proizvajalca.
(V serijskih avtomobilih so akumulatorski sklopi videti povsem drugače =)
Pravijo, da je teža polne baterije ~ 500 kg (jasno je, da je odvisno od kapacitete). Zavrzimo zaščitno lupino, sistem za ogrevanje/hlajenje, malenkosti in napeljavo, ki tehtajo, no, recimo, 100 kg Ostane še ~400 kg baterij. S težo ene pločevinke 48 g izide približno ~ 8000-10000 pločevink.
Preverimo predpostavko:
85.000 vatnih ur / 3,7 voltov = ~ 23.000 amper ur
23000 / 2,6 = ~ 8850 pločevink
To je ~ 425 kg
Zato se približno konvergira. Lahko trdimo, da je elementov ~2600mAh v količini približno 8k.
Tako sem po izračunih naletel na film =). Tukaj je nejasno poročano, da je baterija sestavljena iz več kot 7 tisoč celic.
Zdaj lahko zlahka ugotovimo finančno plat vprašanja.
Vsaka pločevinka navadnega maloprodajnega kupca DANES stane ~ 6,5 $.
Da ne bom neutemeljen, potrdim z zaslonom. Seznanjeni kompleti za 13,85 $: 
Veleprodajna cena iz tovarne bo očitno skoraj 2-krat nižja. Se pravi nekje 3,5-4 $ na kos. lahko celo kupiš en bibik (8000-9000 kosov je že resna veleprodaja).
In izkazalo se je, da so stroški samih baterijskih celic za baterijo danes ~ 30.000 $. Seveda jih Tesla dobi veliko ceneje.
Po specifikaciji proizvajalca (Sanyo) imamo 1000 zajamčenih ciklov polnjenja. Pravzaprav je napisanih vsaj 1000, a dejstvo je, da bo za ~ 8000 pločevink minimalen ustrezen.
Tako, če vzamemo standardno povprečno kilometrino avtomobila na leto 25000 km (to je nekje ~ 1-2 polnjenja na teden), dobimo približno 13 let do 100% SKUPNE neuporabnosti. Toda te banke izgubijo skoraj polovico svoje zmogljivosti po 4 letih v tem načinu (to dejstvo je zabeleženo za to vrsto baterije). Pravzaprav še delajo pod garancijo, a ima avto pol manjšo kilometrino. Operacija v tej obliki izgubi vsak pomen.
To pomeni, da je nekje 30-40k $ za 4 leta normalnega upadanja odpadlo. V tem ozadju so vsi izračuni stroškov polnjenja videti smešni (za celotno življenjsko dobo baterije bo ~ 2-4k $ električne energije =).
Tudi iz teh grobih številk je mogoče oceniti možnosti za izrinjanje "smradov ICE" z avtomobilskega trga.
Za limuzino, podobno modelu S z motorjem z notranjim zgorevanjem pri 25000 km na leto, bo za bencin potrebno ~ 2500-3000 $. Za 4 leta, ~ $ 10-14k.
sklepi
Dokler cena baterij ne pade 2,5-krat (oziroma cene goriva narastejo 2,5-krat =), je prezgodaj govoriti o množičnem prevzemu trga.Vendar pa so obeti odlični. Proizvajalci baterij bodo povečali zmogljivost. Baterije bodo postale lažje. Vsebujejo manj redkih zemeljskih kovin.
Takoj ko za podobne pločevinke (3.7v) dostopna veleprodajna cena za 1000 zmogljivostimAh se bo zmanjšal na 0,6-0,5 $, začelo se bo množično gibanje električnih avtomobilov(bencin bo postal ~ enak po porabi).
Priporočam spremljanje tudi drugih oblikovnih faktorjev "baterij". Morda se bodo njihove cene neenakomerno razlikovale.
Predvidevam, da se bodo ta znižanja cen zgodila še pred naslednjo revolucijo v tehnologiji kemičnih baterij. To bo hiter evolucijski proces, ki bo trajal 2-5 let.
Seveda ostaja nevarnost močnega povečanja povpraševanja po takšnih baterijah. Posledično primanjkuje surovin oziroma zalog, a zdi se mi, da bo vse v redu. Podobna tveganja so bila v preteklosti močno precenjena in posledično so se stvari nekako izboljšale.
Tu je treba omeniti še eno zanimivo točko. Tesla ne zapre samo 8k pločevink v eno konzervirano hrano. Baterije so podvržene težkim testiranjem, medsebojno usklajene, ustvari se kakovostno vezje, dodan je zvit hladilni sistem, kup krmilnikov, senzorjev in drugega visokotokovnega polnjenja, ki ga navadnemu kupcu še ni na voljo. Torej bo ceneje kupiti novo baterijo pri Teslu kot prihraniti denar in vzeti kanu. In izkazalo se je, da Tesla je nemudoma podpisala vse kupce za potrošni material, ki stane 10-krat več kot sama energija polnjenja.... To je dober posel =).
Druga stvar je, da se bodo kmalu pojavili konkurenti. Na primer, BMW bo kmalu lansiral električno serijo i (najverjetneje bom več let namesto Tesle vlagal v delnice BMW). In potem - več.
Bonus. Kako se bo spremenil svetovni trg?
V smislu glavne surovine za avtomobilsko proizvodnjo se bo poraba jekla močno zmanjšala. Aluminij iz motorja z notranjim zgorevanjem se bo preselil v dele karoserije, ker karoserije električnih avtomobilov ni več mogoče izdelati iz jekla (pretežke). Brez ICE kompleksne in težke jeklene komponente niso potrebne. V avtu (in v infrastrukturi) bo veliko več bakra, več polimerov, več elektronike, jekla pa skoraj ne bo (vsaj v vlečnih elementih + šasiji in oklepu. Vse). Tudi baterijski ovitki bodo brez kositra =).Poraba olj, maziv, tekočin in vseh vrst aditivov se bo zmanjšala skoraj na nič. Smrdljivo gorivo bo šlo v zgodovino. Vendar pa bo potrebnih vedno več polimerov, tako da Gazprom ostaja na vrhu =). Na splošno je neracionalno "kuriti" olje. Uporablja se lahko za izdelavo trdnih in trajnih izdelkov najvišje tehnološke ravni. Doba ogljikovodikov se torej ne bo končala z električnimi avtomobili, vendar bodo reforme na tem trgu resne in boleče.
Vlečne litij-ionske baterijeTesla, kaj je notri?
Tesla Motors je ustvarjalec resnično revolucionarnih ekoloških avtomobilov – električnih vozil, ki niso samo serijsko proizvedena, ampak imajo tudi edinstvene lastnosti, ki jim omogočajo dobesedno vsakodnevno uporabo. Danes si ogledamo notranjost vlečne baterije električnega vozila Tesla Model S, spoznamo, kako deluje in odkrijemo čar uspeha te baterije.
Dostava baterij strankam se izvaja v takšnih škatlah iz OSB.
Največji in najdražji del za Tesla Model S je vlečna baterija.
Vlečna baterijska enota se nahaja na dnu avtomobila (v resnici gre za tla električnega avtomobila - avtomobila), zaradi česar ima Tesla Model S zelo nizko težišče in odlično vodljivost. Baterija je pritrjena na napajalni del karoserije s pomočjo močnih nosilcev (glej sliko spodaj) ali deluje kot napajalni del karoserije avtomobila.
Po podatkih ameriške agencije za varstvo okolja (EPA) je eno samo polnjenje Tesle 400V DC, 85 kWh vlečne litij-ionske baterije dovolj za 265 milj (426 km) za prevoz najdaljše razdalje med podobnimi električnimi vozili. Hkrati tak avtomobil pospeši od 0 do 100 km/h v samo 4,4 sekunde.
Skrivnost uspeha Tesle Model S so visoko učinkovite cilindrične visokoenergijske litij-ionske baterije, dobavitelj osnovnih elementov je znano japonsko podjetje Panasonic. O teh baterijah je veliko govoric.
Odekan izjih jenevarnost! Držite se stran!
Eden od lastnikov in navdušencev nad Teslo Model S iz Združenih držav Amerike se je odločil, da popolnoma razstavi rabljeno baterijo za Tesla Model S z energijsko zmogljivostjo 85 kWh, da bi podrobneje preučil njegovo zasnovo. Mimogrede, njegov strošek kot rezervni del v ZDA je 12.000 USD.
Na vrhu baterijskega bloka je toplotno in zvočno izolacijski pokrov, ki je prekrit z debelo plastično folijo. To oblogo v obliki preproge odstranimo in pripravimo na demontažo. Za delo z baterijo morate imeti izolirano orodje in uporabljati gumijaste škornje ter gumijaste zaščitne rokavice.
Tesla baterija. Razstavljamo!
Vlečna baterija Tesla (paket vlečne baterije) je sestavljena iz 16 baterijskih modulov, vsak z nazivno napetostjo 25V (različica baterijskega paketa - IP56). Šestnajst baterijskih modulov je povezanih zaporedno, da tvorijo baterijo z nazivno napetostjo 400 V. Vsak baterijski modul je sestavljen iz 444 celic (baterij) 18650 Panasonic (teža ene baterije je 46 g), ki so povezane po shemi 6s74p (6 celic v seriji in 74 takih skupin vzporedno). V vlečni bateriji Tesla je 7104 takšnih celic (akumulatorjev). Baterija je zaščitena pred okoljem s kovinskim ohišjem z aluminijastim pokrovom. Na notranji strani običajnega aluminijastega pokrova so plastične prevleke v obliki filma. Skupni aluminijasti pokrov je pritrjen z vijaki s kovinskimi in gumijastimi tesnili, ki so zatesnjena, dodatno s silikonsko tesnilno maso. Blok vlečne baterije je razdeljen na 14 predelkov, vsak predal vsebuje baterijski modul. Vsak predal vsebuje liste stisnjene sljude na vrhu in dnu baterijskih modulov. Listi iz sljude zagotavljajo dobro izolacijo baterije, električne in toplotne, od karoserije električnega vozila. Ločeno pred baterijo pod njenim pokrovom sta dva enaka baterijska modula. Vsak od 16 baterijskih modulov ima vgrajen BMU, ki je povezan s skupnim BMS sistemom, ki nadzoruje delovanje, spremlja parametre, hkrati pa ščiti celotno baterijo. Skupni izhodni terminali (sponki) se nahajajo na zadnji strani bloka vlečne baterije.
Pred popolnim razstavljanjem je bila izmerjena električna napetost (bila je približno 313,8V), kar kaže na to, da je baterija izpraznjena, a je v delujočem stanju.
Za baterijske module je značilna visoka gostota celic (akumulatorjev) Panasonic 18650, ki se tam nahajajo, in natančnost prileganja delov. Celoten postopek montaže v tovarni Tesla poteka v popolnoma sterilnem prostoru, z uporabo robotov, vzdržujeta se celo določena temperatura in vlažnost.
Vsak baterijski modul je sestavljen iz 444 celic (akumulatorjev), ki so po videzu zelo podobne preprostim prstnim baterijam - to je 18650 litij-ionskih cilindričnih baterij, ki jih proizvaja Panasonic. Energetska zmogljivost vsakega baterijskega modula teh celic je 5,3 kWh.
Pri baterijah Panasonic 18650 je pozitivna elektroda grafitna, negativna elektroda pa je nikelj, kobalt in aluminijev oksid.
Teslina vlečna baterija tehta 540 kg in meri 210 cm v dolžino, 150 cm v širino in 15 cm v debelino. Količina energije (5,3 kWh), ki jo ustvari samo ena enota (od 16 baterijskih modulov), je enaka količini, ki jo proizvede sto baterij iz 100 prenosnih računalnikov. Na minus vsakega elementa (akumulatorja) je kot konektor pripajkana žica (zunanji omejevalnik toka), ki ob prekoračitvi toka (ali v primeru kratkega stika) pregori in ščiti vezje, medtem ko le skupina (od 6 baterij), v katerih je bil ta element, ne deluje, vse ostale baterije še naprej delujejo.
Teslina vlečna baterija se hladi in segreva s sistemom tekočine na osnovi antifriza.
Pri sestavljanju svojih baterij Tesla uporablja celice (akumulatorje), ki jih proizvaja Panasonic v različnih državah, kot so Indija, Kitajska in Mehika. Končna revizija in namestitev v predal za baterije, proizveden v Združenih državah. Tesla zagotavlja garancijski servis za svoje izdelke (vključno z baterijo) do 8 let.
Na fotografiji (zgoraj) so celice 18650 Panasonic baterije (kotalijo se na celice s plus strani "+").
Tako smo izvedeli, iz česa je sestavljena vlečna baterija Tesla Model S.
Hvala za vašo pozornost!
Tesla Motors je ustvarjalec resnično revolucionarnih ekoloških vozil, ki niso samo serijsko proizvedena, temveč imajo edinstvene lastnosti, ki jim omogočajo dobesedno vsakodnevno uporabo. Danes si ogledamo notranjost baterije električnega avtomobila Tesla Model S, ugotovimo, kako deluje in razkrijemo čarobnost uspeha te baterije.
Po podatkih severnoameriške agencije za varstvo okolja (EPA) model S potrebuje samo eno polnjenje 85 kWh baterij za prevoz več kot 400 km, kar je najpomembnejši pokazatelj katerega koli podobnega vozila na specializiranem trgu. Za pospešek do 100 km/h električni avtomobil potrebuje le 4,4 sekunde.
Ključ do uspeha tega modela je razpoložljivost litij-ionskih baterij, katerih glavne komponente za Teslo dobavlja Panasonic. Tesline baterije so prežete z legendami. In zato se je eden od lastnikov takšne baterije odločil, da bo kršil njeno celovitost in ugotovil, kaj je notri. Mimogrede, stroški takšne baterije so 45.000 USD.
Baterija je nameščena v podvozju, kar Tesli daje nizko težišče in odlično vodljivost. Na telo je pritrjen s pomočjo nosilcev.
Tesla baterija. Razstavljamo
Predal za baterije tvori 16 blokov, ki so vzporedno povezani in zaščiteni pred okoljem s kovinskimi ploščami ter plastičnim pokrovom, ki preprečuje vdor vode.
Pred popolnim razstavljanjem je bila izmerjena električna napetost, ki je potrdila delovno stanje baterije.
Za akumulatorski sklop je značilna visoka gostota in natančno prileganje delov. Celoten proces obiranja poteka v popolnoma čistem prostoru, z uporabo robotov.
Vsak blok je sestavljen iz 74 celic, ki so po videzu zelo podobne preprostim prstnim baterijam (litij-ionske celice Panasonic), razdeljenih v 6 skupin. Hkrati je skoraj nemogoče ugotoviti shemo njihove namestitve in delovanja - to je velika skrivnost, kar pomeni, da bo izjemno težko narediti repliko te baterije. Malo verjetno je, da bomo videli kitajski analog baterije Tesla Model S!
Pozitivna elektroda je grafit, negativna pa nikelj, kobalt in aluminijev oksid. ...
Najmočnejša baterija, ki je na voljo (njegova prostornina je 85 kWh) je sestavljena iz 7104 takšnih baterij. In tehta približno 540 kg, njegovi parametri pa so 210 cm dolgi, 150 cm široki in 15 cm debeli. Količina energije, ki jo ustvari samo ena enota od 16, je enaka količini, ki jo proizvede sto baterij prenosnih računalnikov.
Pri sestavljanju svojih baterij Tesla uporablja elemente, proizvedene v različnih državah, kot so Indija, Kitajska, Mehika, vendar je končna revizija in montaža narejena v ZDA. Podjetje zagotavlja garancijski servis za svoje izdelke do 8 let.
Tako ste izvedeli, iz česa je sestavljena baterija Tesla Model S in kako deluje. Hvala za vašo pozornost!
Delno smo obravnavali konfiguracijo baterije Tesla model s z zmogljivostjo 85 kW * h. Naj spomnimo, glavni element baterije je litij-ionska baterijska celica podjetja. Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Panasonicova celica 18650
Slika prikazuje tipično celico. V resnici so Tesline celice nekoliko spremenjene.
Podatki o celici vzporedno priključite se skupine po 74... Pri vzporedni povezavi je napetost skupine enaka napetosti vsakega od elementov (4,2 V), zmogljivost skupine pa je enaka vsoti kapacitet elementov (250 Ah).
Nadalje šest skupin povezati zaporedno v modul... V tem primeru se napetost modula sešteje iz napetosti skupin in je enaka približno 25 V (4,2 V * 6 skupin). Kapaciteta ostaja 250 Ah. končno, moduli so povezani zaporedno v baterijo... Baterija vsebuje skupaj 16 modulov (skupaj 96 skupin). V tem primeru se napetost vseh modulov sešteje in znaša 400 V (16 modulov * 25 V).
Obremenitev te baterije je asinhroni električni pogon z največjo močjo 310 kW. Ker P = U * I, v nazivnem načinu pri napetosti 400 V teče tok v vezju I = P / U = 310.000 / 400 = 775 A. Na prvi pogled se morda zdi, da je to nor tok za taka "baterija". Vendar ne pozabite, da je pri vzporedni povezavi po prvem Kirchhoffovem zakonu I = I1 + I2 +… In, kjer je n število vzporednih vej. V našem primeru je n = 74. Ker menimo, da so notranji upori celic znotraj skupine pogojno enaki, bodo tokovi v njih enaki. V skladu s tem tok teče neposredno skozi celico In = I / n = 775/74 = 10,5 A.
Je veliko ali malo? Dobro ali slabo? Da bi odgovorili na ta vprašanja, se obrnimo na značilnosti praznjenja litij-ionske baterije. Ameriški obrtniki so razstavili baterijo in izvedli vrsto testov. Zlasti slika prikazuje oscilograme napetosti med praznjenjem celice, vzete iz realnega Tesla model s, tokovi: 1A, 3A, 10A.
Povečanje krivulje 10A je posledica ročnega preklopa obremenitve na 3A. Avtor eksperimenta je vzporedno rešil še eno težavo, na njem se ne bomo zadrževali.
Kot je razvidno iz slike, razelektritev s tokom 10 A v celoti izpolnjuje zahteve glede napetosti celice. Ta način ustreza praznjenju 3C krivulje. Treba je opozoriti, da smo vzeli najbolj kritičen primer, ko je moč motorja največja. V resnici, ob upoštevanju same uporabe dvomotornega pogona z optimalnim prestavnim razmerjem menjalnikov, bo avtomobil deloval z izpustom 2 ... 4 A (1C). Le v trenutkih zelo močnega pospeševanja, pri vožnji navkreber z veliko hitrostjo, lahko celični tok doseže vrh pri 12 ... 14 A.
Kakšne druge ugodnosti ponuja? Za dano obremenitev v primeru enosmernega toka lahko izberemo presek bakrenega vodnika 2 mm.kv. Tesla motorji ubije dve muhi na en mah. Vsi povezovalni vodniki delujejo tudi kot varovalke. V skladu s tem ni treba uporabljati dragega zaščitnega sistema, poleg tega pa še varovalke. Sami povezovalni vodniki se ob pretoku zaradi majhnega preseka stopijo in preprečijo izredne razmere. O tem smo pisali podrobneje.
Na sliki so vodniki 507 enaki konektorji.
Končno razmislite o zadnjem vprašanju, ki vznemirja ume našega časa in povzroča val polemik. Zakaj Tesla uporablja litij-ionske baterije?
Takoj se bom pridržal, da bom izrazil svoje subjektivno mnenje o tej konkretni zadevi. Lahko se ne strinjate z njim)
Opravimo primerjalno analizo različnih vrst baterij.
Očitno ima litij-ionska baterija najvišje specifične stopnje do danes. Najboljša baterija glede na energijsko gostoto in razmerje med težo in velikostjo še ne obstaja v množični proizvodnji, žal. Zato v Tesle izkazalo se je, da naredi tako uravnoteženo baterijo, ki zagotavlja doseg do 500 km.
Drugi razlog je po mojem mnenju marketing. Kljub temu je v povprečju vir takšnih celic približno 500 ciklov polnjenja in praznjenja. To pomeni, da boste pri aktivni uporabi avtomobila morali baterijo zamenjati po največ dveh letih. Čeprav, podjetje res.
Do tega avtomobila je v zadnjem času seveda precej sporen odnos. Mnogi ljudje razpravljajo o tem, kaj je, drugi. Obstajajo ljudje, ki menijo, da je avtomobil Tesla odličen element PR kampanje, zgrajene na prodaji nečesa, kar obstaja že dolgo, a nikomur ni padlo na pamet, da bi iz njega naredil avto, in ima malo možnosti za vrsta in celo obstaja
A pustimo to polemiko "na krovu" in si oglejmo glavni element tega avtomobila - baterije. Bili so ljudje, ki niso bili preveč leni in niso stisnili določene količine denarja ter so vzeli in odžagali akumulator iz avtomobila.
Takole je izgledalo
Tesla Motors je ustvarjalec resnično revolucionarnih ekoloških vozil, ki niso samo serijsko proizvedena, temveč imajo edinstvene lastnosti, ki jim omogočajo dobesedno vsakodnevno uporabo. Danes si ogledamo notranjost baterije električnega avtomobila Tesla Model S, ugotovimo, kako deluje in razkrijemo čarobnost uspeha te baterije.
Po podatkih severnoameriške agencije za varstvo okolja (EPA) model S potrebuje samo eno polnjenje 85 kWh baterij za prevoz več kot 400 km, kar je najpomembnejši pokazatelj katerega koli podobnega vozila na specializiranem trgu. Za pospešek do 100 km/h električni avtomobil potrebuje le 4,4 sekunde.
Ključ do uspeha tega modela je razpoložljivost litij-ionskih baterij, katerih glavne komponente za Teslo dobavlja Panasonic. Tesline baterije so prežete z legendami. In zato se je eden od lastnikov takšne baterije odločil, da bo kršil njeno celovitost in ugotovil, kaj je notri. Mimogrede, stroški takšne baterije so 45.000 USD.
Baterija je nameščena v podvozju, kar Tesli daje nizko težišče in odlično vodljivost. Na telo je pritrjen s pomočjo nosilcev.
Tesla baterija. Razstavljamo
Predal za baterije tvori 16 blokov, ki so vzporedno povezani in zaščiteni pred okoljem s kovinskimi ploščami ter plastičnim pokrovom, ki preprečuje vdor vode.
Pred popolnim razstavljanjem je bila izmerjena električna napetost, ki je potrdila delovno stanje baterije.
Za akumulatorski sklop je značilna visoka gostota in natančno prileganje delov. Celoten proces obiranja poteka v popolnoma čistem prostoru, z uporabo robotov.
Vsak blok je sestavljen iz 74 celic, ki so po videzu zelo podobne preprostim prstnim baterijam (litij-ionske celice Panasonic), razdeljenih v 6 skupin. Hkrati je skoraj nemogoče ugotoviti shemo njihove namestitve in delovanja - to je velika skrivnost, kar pomeni, da bo izjemno težko narediti repliko te baterije. Malo verjetno je, da bomo videli kitajski analog baterije Tesla Model S!
Pozitivna elektroda je grafit, negativna pa nikelj, kobalt in aluminijev oksid. Navedena količina električne napetosti v kapsuli je 3,6 V.
Najmočnejša baterija, ki je na voljo (njegova prostornina je 85 kWh) je sestavljena iz 7104 takšnih baterij. In tehta približno 540 kg, njegovi parametri pa so 210 cm dolgi, 150 cm široki in 15 cm debeli. Količina energije, ki jo ustvari samo ena enota od 16, je enaka količini, ki jo proizvede sto baterij prenosnih računalnikov.
Pri sestavljanju svojih baterij Tesla uporablja elemente, proizvedene v različnih državah, kot so Indija, Kitajska, Mehika, vendar je končna revizija in montaža narejena v ZDA. Podjetje zagotavlja garancijski servis za svoje izdelke do 8 let.
Tako ste izvedeli, iz česa je sestavljena baterija Tesla Model S in kako deluje.
Še ena zanimivost o Tesli: tukaj si zate in tukaj si ti
