Tesla

Znamy budowę akumulatora Modelu 3

4359236389_7da6b11ac5_o

Model 3 z ceną rozpoczynającą się od 35 000$ jest ponad dwukrotnie tańszy niż inne flagowe samochody Tesli – Modele S lub X. Dzięki serwisowi Electrek możemy poznać budowę jego akumulatora.

Aby osiągnąć taki wynik, firma musiała zaprojektować nową płytę oraz znacząco przeprojektować jedną z najważniejszych i najdroższych części samochodu elektrycznego – akumulator. Wiemy już od jakiegoś czasu, że w Modelu 3 Tesla używa nowych, zaprojektowanych przez siebie ogniw litowo-jonowych o oznaczeniu 2170 (21 x 70 mm). Produkowane są one w Gigafactory przy współpracy z firmą Panasonic, która dostarczyła sprzęt i know-how potrzebne do rozpoczęcia produkcji.

Do tej pory firma używała standardowych i najpopularniejszych ogniw 18650 (18 x 65 mm), ale przy współpracy z naukowcami zaangażowanymi w rozwój ogniw litowo-jonowych udało się zoptymalizować rozmiar ogniw oraz ich skład, co pozwoli na ich znacznie mniejszą degradację.

Akumulator Modelu 3 w wersji Standard posiada pojemność 50 kWh i zbudowany jest z 2976 ogniw pogrupowanych w paczki po 31 sztuk. Paczki te następnie są ze sobą łączone tworząc moduły. Cały akumulator posiada łącznie cztery moduły (2 moduły po 23 paczki i 2 moduły po 25 paczek ogniw). Akumulator ten nie jest jednak na razie produkowany, gdyż firma rozpoczęła produkcję Modelu 3 od akumulatora w wersji Long Range.

Wersja Long Range posiada pojemność 74 kWh, co przekłada się na 4416 ogniw pogrupowanych w paczki po 46 sztuk. Paczki są tak samo połączone w moduły jak w wersji podstawowej. Ich rozkład wygląda następująco:

Jest to znacząca zmiana względem Modeli S i X, które posiadają dużo więcej modułów w swoich akumulatorach. Najnowszy akumulator o pojemności 100 kWh (który jest najpojemniejszym akumulatorem samochodu elektrycznego na świecie) posiada 16 modułów po 516 ogniw, co daje łącznie 8256 ogniw.

Wyżej wymienione zmiany są najbardziej znaczące, ale firma zastosowała także kilka subtelnych i sprytnych rozwiązań, które wpływają na cenę produkcji oraz wydajność Modelu 3.

Możemy mieć pewność, że Tesla definitywnie zrezygnowała z pomysłu szybkiej wymiany baterii zamiast jej ładowania. Nowy Model 3 posiada taką budowę, że akumulator nie może zostać wymontowany od zewnątrz. Przykręcony jest za pomocą sworzni, do których dostęp jest tylko po zdemontowaniu niektórych elementów wnętrza. Jest to dowód na to, że program wymiany baterii zostanie zamknięty (głównie z powodu zbyt niskiego zainteresowania).

Jakiś czas temu internauci zauważyli nowy patent firmy Tesla, który przedstawiał nowe rozwiązanie superchargera polegające na podłączaniu wysokiego napięcia od spodu samochodu wraz z zewnętrznym chłodzeniem, podobnie jak wygląda to w pociągach (z tym, że tam dzieje się to od góry). Nasze wyobrażenia rozpalił także tweet Elona Muska, który stwierdził, że supercharger o mocy 350 kW to zabawka i firma myśli o znacznie potężniejszych (obecne superchargery mają moc 120 kW).

Teraz wiadomo jednak, że Model 3 ani jego akumulator nie posiadają żadnego złącza umożliwiającego ten sposób ładowania.

Firma zaprojektowała akumulator Modelu 3 tak, żeby zawierał w sobie ładowarkę, złącze do szybkiego ładowania oraz przetwornicę DC-DC w jednej obudowie. Posiada on także dodatkowe złacza potrzebne dla wersji samochodu z dwoma silnikami (napęd na cztery koła), które pojawią się prawdopodobnie w przyszłym roku.

Firma dodała także kilka rozwiązań zmniejszających wagę oraz koszt baterii. Zrezygnowano np. z zewnętrzej nagrzewnicy do sterowania temperaturą akumulatora, a potrzebne do tego ciepło czerpane jest z układu napędowego, nawet wtedy, gdy samochód nie jest w ruchu.

Ogniwa litowo-jonowe są wrażliwe na temperatury, więc trzeba je albo chłodzić albo ogrzewać, w zależności od potrzeb i warunków zewnętrznych. Wykorzystywanie ciepła produkowanego przez układ napędowy (silnik oraz falownik) jest popularne, ale do tej pory udawało się to tylko, gdy samochód faktycznie się poruszał. Tesla wykorzystała jednak ciekawe rozwiązanie i potrafi wygenerować odpowiednią ilość ciepła uruchamiając falownik i zasilając silnik bez poruszania samochodem. Rozwiązanie jest na tyle skuteczne, że zrezygnowano z wykorzystania innych źródeł ciepła, w szczególności dedykowanej nagrzewnicy.

Szczegółowa budowa części elektronicznej akumulatora:

1. Port ładowania
2. Stycznik szybkiego ładowania
3. Rura chłodzenia PSC
4. PCS – Power Conversion System (System Konwersji Mocy)
5. HVC – High Voltage Controller (Kontroler Wysokiego Napięcia)
6. Niskonapięciowe złącze sterowania systemem HVC
7. Wyjście napięcia 12V z PSC
8. Przełącznik dodatniej linii wysokiego napięcia
9. Rura chłodzenia PSC
10. Złącze wysokiego napięcia dla nagrzewnicy wnętrza i kompresora (klimatyzacji)
11. Bezpieczniki nagrzewnicy wnętrza, kompresora (klimatyzacji) oraz wyjścia napięcia stałego z PSC
12. Złącze wysokiego napięcia dla tylnego silnika
13. Pirotechniczny bezpiecznik wysokiego napięcia
15. Złącze wysokiego napięcia dla przedniego silnika
16. Przełącznik ujemnej lini wysokiego napięcia
17. Złącze do ładowania z użyciem trójfazowej sieci prądu zmiennego

Źródło: Electrek

10 comments

  1. Tomek 2 Październik, 2017 at 15:26 Odpowiedz

    Fajny artykuł. Mam pytanie czy to jest już oficjalnie przyjęte, że falowniki w samochodach elektrycznych będziemy nazywać inwerter? Czy może da się jeszcze wprowadzić polskie nazewnictwo?:)

    • Bartłomiej Górnicki 2 Październik, 2017 at 16:45 Odpowiedz

      Aż sprawdziłem, czy w słowniku występuje słowo „inwerter” – byłem pewien, że tak, ponieważ jest dość często używany w rozmowach technicznych na ten temat. Niestety jest to kalka z języka angielskiego i poprawną formą jest falownik. Pozdrawiam

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *