Tesla flp какой аккумулятор
Обновлено: 03.07.2024
Что появилось раньше — электромобиль или автомобиль с ДВС? Уверен, что большинство читателей ответят неправильно, вспомнив в первую очередь о двигателе внутреннего сгорания. Не смотря на то, что электромобили только завоёвывают популярность в мире и позволить себе купить такую игрушку может не каждый, они появились раньше, чем автомобили с ДВС.
Почему электромобили были так мало распространены?
Не верите? Тогда как вам такой факт? Первый патент на автомобиль с ДВС — Benz Patent-Motorwagen был получен в 1886 году.
Однако уже в1881 году на Парижской международной выставке был показан первый электромобиль. Нужно отметить, что первые рабочие образцы электромобилей начали колесить по дорогам уже в 1841 году.
В то время идея создания транспортного средства на электрической тяге для конструкторов представлялась более выгодной. Ведь электромотор был гораздо проще ДВС по конструкции, он не требовал такого частого технического обслуживания, а значит стоимость автомобиля должна быть меньше.
Однако, как мы все уже знаем, автомобили с ДВС вытеснили электромобили, и весь ХХ век были вне конкуренции. Основной причиной того, что это произошло было отсутствие технической возможности создать надёжную и дешёвую аккумуляторную батарею достаточной ёмкости.
Отличия электромобилей Тесла
До недавнего времени электромобили отличались скромными размерами и малым запасом хода. Например, автономности Enfield 8000 хватало на 90 км, а максимальная скорость составляла 77 км/час.
Рекордсменом по продажам за период с 1974 по 1979 год в США стал Sebring-Vanguard Citycar. Причиной популярности был топливный кризис. Она весила всего 590 кг, а её длина составляла 2,4 м.
Таких машинок было выпущено ровно 4444 штуки, что было на то время рекордом. Кстати, превзойти его смогла только Тесла со своей Model S.
Думаю, не ошибусь, если скажу — только Тесла удалось вернуть популярность электромобилям на мировом рынке. Причём так, что сегодня эта компания стала крупнейшим производителем электромобилей, несмотря на высокую конкуренцию.
Удерживать лидирующие позиции компании удаётся благодаря тому, что её электромобили при сравнительно невысокой цене отличает значительная дальность поездки от одного заряда батареи, а также высокие динамические качества, которые, кстати, не уступают гиперкарам с ДВС. Конечно, для этого нужен соответствующий источник питания — мощная и надёжная тяговая аккумуляторная батарея.
Конструкция батареи Тесла
За всё время производства электромобилей, компания Тесла постоянно улучшала конструкцию батарей, добиваясь увеличения ёмкости, пиковой мощности и безопасности при снижении их стоимости.
Единичные элементы
АКБ Тесла отличается от других тем, что состоит из множества отдельных элементов, похожих на известный элемент питания типа АА (пальчиковый). На первых образцах АКБ применялись элементы 18650.
Затем стали применяться элементы 21700, которые имели больший размер.
Как видно на рисунке, в названии элемента, например, 18650 зашифрованы габариты, 65 мм — длина, а 18 мм — диаметр.
Наконец, 9 октября 2021 года компанией был представлен образец батареи с элементами 4680.
Решение использовать такие элементы было оправдано с конструкторской точки зрения. Ведь первый электромобиль, который выпустила компания, был Tesla Roadster, созданный на базе спорткара Lotus Elise.
Разместить в Tesla Roadster АКБ, так как это делается на современных электрокарах, не представлялось возможным. Слишком много было в кузове различных элементов, которые мешали установке плоской батареи.
Поэтому инженерам пришлось пойти по другому пути.
Отдельные элементы 18650 подходили для этого наилучшим образом. Их можно было объединять так, как этого требовали особенности конструкции кузова, а при выходе из строя одного или даже группы из нескольких единичных элементов, значительного уменьшения ёмкости батареи не происходило.
Также для обеспечения защиты, единичные элементы соединялись между собой калиброванными проводами, то есть проводник играл роль плавкой вставки предохранителя.
Система охлаждения батареи Tesla
Для АКБ мощностью 100 кВт*ч, устанавливаемых в более поздние модели электрокаров Tesla было предусмотрено жидкостное охлаждение, так как при работе батареи выделялось много тепла. Избыточное тепло отрицательно влияет на срок службы АКБ и снижает её эффективность.
Внутри АКБ были размещены плоские трубки, по которым циркулировала жидкость, охлаждаемая при помощи специального радиатора.
Дополнительный аккумулятор в конструкции Tesla
Кстати, несмотря на всю инновационность, конструкция Tesla Roadster имела один существенный недостаток. Дело в том, что вся электроника, которая была установлена в различных системах автомобиля питалась от основной батареи.
Когда электромобилем пользовались каждый день, это не приводило ни к каким негативным последствиям. Однако, если электромобиль был на стоянке 2 — 3 недели, АКБ разряжалась настолько, что не подлежала ремонту.
Конструкторы это учли, поэтому в моделях Tesla Model S и Model Х, для питания систем установили дополнительный, свинцовый, 12 В аккумулятор. Впоследствии свинцовый аккумулятор был заменён на литий-ионный аккумулятор.
Применение элементов 21700 в АКБ и система пожаротушения
Использование элементов 21700 позволило уменьшить внутреннее сопротивление в 2 раза, а температуру нагрева в 4 раза. Такие АКБ были применены в моделях Tesla Model 3 и Model Y.
Также в конструкцию была добавлена система тушения пожара, состоящая из специальной пластиковой оболочки с жидкостью, которая покрывает АКБ. Если произойдёт повреждение корпуса АКБ, жидкость вытечет и потушит возгорание.
Нижняя часть электромобиля усилена титановой плитой и щитом из алюминия. Дополнительно к этому под днищем устанавливается брус из алюминия, который призван для смягчения возможного удара и для того, чтобы отбросить опасный предмет, если он окажется под днищем автомобиля.
Особенности элементов 4680 в батарее Тесла
Дальнейшее развитие АКБ привело к необходимости использования более ёмких единичных элементов. В октябре 2021 года компания представила новый образец АКБ с элементами 4680, которая будет устанавливаться на Model Y.
Такие элементы имеют ёмкость в 5 раз больше, чем у элементов 21700. Это позволит повысить запас хода, а следовательно, понизить стоимость АКБ. Ещё одной особенностью новой батареи является то, что она выступает в качестве силового элемента кузова. Это также позволило снизить массу и увеличить запас хода.
В сборе такой модуль стоит несколько тысяч долларов США ( $111 за 1 кВт•ч ) и является самым дешёвым вариантом среди всех существующих альтернатив. Он состоит из четырёх базовых элементов с охлаждающими радиаторами, вокруг которых сосредоточены литиевые ячейки.
⚠ На ранних этапах батареи Тесла представляют собой произведение искусства — результат ручного труда инженеров компании и специалистов из Panasonic.
В процессе разработки и производства аккумуляторов Tesla обучается машинный конвейер. С каждым новым этапом поставки стремятся ускорить — это и цену снижает, и новые перспективы открывает по масштабированию линеек автомобиле.
⚠ Сегодня сборка аккумуляторов Tesla в заводских условиях уже полностью роботизирована.
Какой аккумулятор в автомобилях Tesla используется сейчас (в 2019-2020 годах)?
Этот вопрос невероятно популярен, но до сих пор однозначно и ясно ответить на него никто не смог (даже представители самой компании Tesla).
Предполагается, что это связано с неопределённостью будущего автомобильных батарейных комплексов — они всё ещё основываются на технологии 30-летней давности. И было бы глупо что-то обещать клиентам компании, а потом пойти против этих слов с появлением более совершенных технологий.
И вот теперь все факты, что известны из открытых источников мы собрали здесь. Источники официальные и авторитетные, каждый из них указан в ссылках.
В чём преимущество аккумуляторов Tesla в сравнении с другими?
Как заявляют в самой компании Tesla, новые элементы питания для электромобилей серии Model 3 получили наивысшую из возможного плотность энергии.
Достигли они этого путём значительного уменьшения количества кобальта на батарейный блок при одновременном добавлении никеля и сохранении превосходной температурной стабильности.
Содержание кобальта в никель-кобальто-алюминиевой катодной химии уже ниже, чем в катодах следующего поколения. Последние будут производиться другими производителями элементов с соотношением никель-марганец-кобальт 8:1:1.
⚠ Если у вас нет проблем с английским языком, то в этом видео даны исчерпывающие ответы на все вопросы об аккумуляторах Tesla.
В этом видео говорится уже о существовании трёх разных химических составов для аккумуляторов Tesla в 2019-м году. В более новых вариантах присутствует кремний в дополнение к заменяемому алюминию (на более тяжелые элементы вроде кобальта).
Напишите в комментариях, если вам известны ещё факты об аккумуляторах Tesla , которые нужно добавить в статью.
В устройстве электромобиля принципиально важную роль играет аккумуляторная батарея. Именно от ее характеристик зависит расстояние пробега на 1 заряде, длительность зарядки, масса и цена автомобиля.
Компания Tesla оснащает свои электромобили литиевыми батареями тягового типа. Аккумуляторный блок размещается в днище экомобиля и крепится к кузову надежными кронштейнами. Эта особенность конструкции обеспечивает электромобилям заниженный центр тяжести и отличную управляемость.
Какие батареи используются в Тесле?
Батареи Tesla состоят из высокоэффективных Li-ion аккумуляторов цилиндрической формы. Преимущественно их поставляет японский производитель Panasonic. Батареи для первых электромобилей Tesla собирались вручную специалистами из Panasonic. Со временем этот процесс роботизировали, и производственный процесс поставили на конвейер.
Сборка батарей Тесла осуществляется на заводе Gigafactory в США. Роботы собирают АКБ с точной подгонкой элементов, четким соблюдением технологии, поддержанием оптимальной температуры, влажности и стерильности помещения.
Головной завод компании находится в калифорнийском Фримонте.
Для оснащения электромобилей Tesla Model S используются Li-ion аккумуляторы с высокой плотностью энергии. Они производятся в разных странах: Индии, Мексике, КНР, но доработка и конечная комплектация батарей осуществляется в США. Кроме корпорации Panasonic аккумуляторы для сборки АКБ на электромобили Tesla поставляет южнокорейская компания LG Chem, которая входит в группу LG.
Характеристики
В таблице приведены основные характеристики аккумуляторных батарей Tesla:
Параметр
Значение
В Tesla Model 3 – ячейки 21700, обозначаемые также 21-70 или Tesla 2170.
В батареях для Model S и Model X – Panasonic 18650.
Ближайший аналог по типоразмеру (для 21700)
18650, 18650В. Ячейки формата 21700 на 5 мм длиннее элементов 18650, и энергоемкость у них на 30% выше.
Тип катодной химии
Используется, как минимум, 3 разных типа химии. Самый распространенный вариант – LiNiCoAlO2 (тип NCA) c 80% Ni, 15% Co и 5% Al. Для получения максимально возможной энергоемкости с сохранением отличной температурной стабильности используются аккумуляторы с уменьшенным содержанием кобальта и добавлением никеля. В некоторых моделях используется соотношение Ni:Mn:Co, равное 8:1:1. Применяются также ячейки, содержащие кремний.
Количество аккумуляторов в АКБ
В батарее Tesla Roadster – 6831.
В варианте Model S с энерговооруженностью 60 кВт·ч – 5375 ячеек.
В батарее Model S с энерговооруженностью 85 кВт·ч – 7104 ячеек.
Старые и новые АКБ Тесла имеют универсальные коннекторы и полностью взаимозаменяемы.
В новых моделях электромобилей реализован эффективный контур охлаждения на основе антифриза. Литиевые ячейки собраны в 4 группы и расположены вокруг охлаждающих радиаторов.
Расстояние пробега на одном заряде
При использовании батареи емкостью 85 кВт·ч – до 265 миль (до 426 км).
У самой мощной батареи (на 85 кВт·ч) ≈540 кг, 2100х1500х150 мм.
Срок гарантийного обслуживания
Кроме основной тяговой батареи на 400 В, в электромобилях Тесла есть дополнительная АКБ на 12 В. Она обеспечивает автономное питание бортовых электроприборов, стеклоподъемников и других дополнительных устройств.
Схема сборки
Тяговая АКБ Tesla Model S с энергоемкостью 85 кВт·ч и номинальным напряжением 400 В состоит из 16 последовательно соединенных блоков напряжением по 25 В и энергоемкостью по 5,3 кВт·ч. Каждый из них в свою очередь собирается из 444 ячеек формата 21700. Они соединяются по схеме 6s74p – параллельно соединяется 74 набора, каждый из которых состоит из 6 последовательно соединенных цилиндрических аккумуляторов. Всего в состав сборки входит 7104 элемента питания.
От внешних воздействий батарею защищает металлический корпус с крышкой, которая фиксируется винтами и герметизируется с помощью прокладок и силиконового герметика. На ее внутренней поверхности есть накладки. В аккумуляторных отсеках вверху и внизу находятся листы прессованной слюды. Они необходимы для тепло- и электроизоляции АКБ от корпуса автомобиля.
В каждом из 16 аккумуляторных модулей предусмотрен блок BMU, соединенный с общей BMS платой. Она контролирует параметры работы батареи, защищает ее от токовых перегрузок и других опасных ситуаций. В задней области аккумуляторного блока расположены общие клеммы-выводы (терминал).
Какой ресурс у батареи Теслы?
АКБ электромобиля Tesla Model 3 имеет ресурс 1500 циклов заряд-разряд. В зависимости от условий эксплуатации, она способна обеспечить пробег от 480 до 800 тыс. км. Замена каждого изношенного модуля обходится в 5–7 тыс. $. Но в рамках онлайн-презентации Tesla Battery Day в сентябре 2020 года Илон Маск представил интересные перспективы, касающиеся дальнейшего производства аккумуляторных батарей.
Он пообещал, что примерно через 3 года будет налажено серийное производство АКБ нового поколения – более мощных и долговечных. При этом их цена обещает быть в 2 раза ниже нынешней. Возможно, глава компании Tesla имел в виду литий-железо-фосфатные аккумуляторы, но это только одно из предположений.
Событие, которое было два раза перенесено и которое обещало перевернуть мир литийсодержащих аккумуляторов, свершилось — Илон Маск представил новые батареи для будущих электромобилей. Новые аккумуляторные ячейки стали в 6 раз мощнее и в 5 раз ёмче. Но рано радоваться. Без подтасовки не обошлось.
Аккумуляторная ячейка Tesla 4680 (Tesla)
Фактически ёмкость новых литийсодержащих аккумуляторных ячеек Tesla выросла за счёт увеличения объёма ячейки. В компании представили новый увеличенный формфактор аккумулятора, который назвали 4680 (46 мм в диаметре и 80 мм высотой). По сравнению с аккумуляторной ячейкой 2170, которая до этого использовалась и будет использоваться дальше в блоках тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla, физический объём элемента 4680 в шесть раз больше.
Нетрудно заметить, что ёмкость в пересчёте на объём элемента даже стала меньше — она увеличилась только в пять раз. Однако это даст небольшой выигрыш в составе блока батарей, что увеличит дальность пробега на одном заряде примерно на 16 %.
Отметим, что переход на новый формфактор был сопряжён с преодолением ряда технических проблем. Например, задачу по эффективному отводу тепла от элемента решили путём отказа от медного вкладыша и переходом к теплорассеивающей медной прокладке по диаметру элемента.
Новый элемент использует новый теплорассеивающий вкладыш (на фото справа)
В перспективе производством элементов 4680 будут заниматься множество заводов во всём мире. По словам Маска, через три года выпуск аккумуляторов компании будет увеличен в 85 раз с нынешних 35 ГВт·ч до 3000 ГВт·ч. Производство элементов 4680 Tesla обещает начать ближе к концу следующего года на своём заводе в США во Фремонте, штат Калифорния, с запланированной мощностью 10 ГВт·ч. Но к полномасштабному выпуску новых элементов компания приступит не раньше, чем через три года.
Примечательно, что выпуском новых катодов (электродов для элементов) будет заниматься свой собственный завод Tesla. О планах его строительства Маск заявил во время анонса новых батарей. Однако пока ничего конкретного на этот счёт не сообщается. Информация будет обнародована позже.
Как правильно эксплуатировать аккумулятор Tesla, чтобы продлить его срок службы?
Чтобы сохранить эффективность и продлить срок службы аккумуляторов, стоит придерживаться некоторых полезных привычек, связанных с ежедневной зарядкой электромобиля.
Аккумуляторные батареи для Tesla
Джефф Дан, известный исследователь батарей и лидер исследовательского центра Tesla со своей исследовательской группой по батареям в Университете Далхаузи уже год работает над долговечностью литий-ионных батареи для Tesla.
Ученый изучил влияние уровня заряда и разряда на жизненный цикл батарей Tesla и вместе с группой исследователей создал новую химию батареи, которая на 4 года удваивает срок службы аккумуляторов электромобилей Tesla.
Команда во главе с Джеффом добилась успеха и теперь данные текущих аккумуляторных батарей Tesla показывают снижение производительности на 5% после прохождения 80 000 км, а уровень мощности примерно на 150 000 миль больше, что составляет 90%.
Исследования в области разработки долговечных аккумуляторов могут длиться вечно, а вот придерживаться простых правил эксплуатации батареи при зарядке стоит уже сейчас.
По словам Джеффа Дана, не стоит заряжать аккумулятор до полной зарядки — повторные полные заряды могут негативно повлиять на литий-ионные батареи, поэтому разработчики Tesla рекомендуют ежедневную зарядку до 90% емкости, а на 100% можно заряжать для длительных поездок. Эти же рекомендации частично подтвердил глава Tesla, Илон Маск, в ответ на вопрос подписчика об объеме зарядки, уточнив, что ежедневно электромобиль стоит заряжать максимально до 80%, а разряжать до 30%, чтобы не снижать ее эффективность со временем.
Почти все автомобили Tesla имеют диапазон запаса хода не менее 320 км, что вполне достаточно для езды по городу, а значит не требует полной зарядки на 100%.
Как рекомендует Дан, чтобы увеличить срок эксплуатации аккумулятора Tesla до 20 лет, стоит ежедневно заряжать его не более, чем на 70%, что с лихвой хватит на 240 км.
Отметим, довольно просто настроить лимит заряда с помощью мобильного приложения Tesla, если вы, конечно, не собираетесь частенько отправляться в незапланированные длительные поездки.
Читайте также: