Η μπαταρία Tesla είναι γνωστή σε όλο τον κόσμο χάρη στην ανακάλυψη της εταιρείας στον τομέα των ηλεκτρικών οχημάτων. Η ιδέα δεν είναι νέα και έχει κυριαρχήσει από κορυφαίες αυτοκινητοβιομηχανίες εδώ και πολλά χρόνια. Ωστόσο, οι Αμερικανοί σχεδιαστές κατάφεραν να βελτιστοποιήσουν αυτόν τον τομέα, λαμβάνοντας υπόψη τα συμφέροντα του καταναλωτή. Σε μεγάλο βαθμό, αυτό κατέστη δυνατό χάρη στα καινοτόμα συστήματα παροχής ενέργειας που στοχεύουν στην πλήρη αντικατάσταση των συμβατικών κινητήρων εσωτερικής καύσης. Ας δούμε τα χαρακτηριστικά και τους τύπους αυτής της μονάδας δίσκου.
Εφαρμογή
Η ανάπτυξη θεμελιωδώς νέων τύπων μπαταριών ιόντων λιθίου καθοδηγείται από τους στόχους της βελτίωσης της απόδοσης των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Από αυτή την άποψη, η βασική γραμμή του μοντέλου Tesla S επικεντρώνεται στην παροχή στο όχημα με καινοτόμες πηγές ενέργειας. Ένα χαρακτηριστικό των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η εισαγωγή ενός συνδυασμένου τρόπου λειτουργίας, στον οποίο επιτρέπεται η εναλλασσόμενη παροχή ενέργειας από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης και την μπαταρία. Ταυτόχρονα, οι μηχανικοί της εταιρείας συνεχίζουν να αναπτύσσουν μηχανές που είναι εντελώς ανεξάρτητες από τον συνηθισμένο τύπο καυσίμου.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μηχανικοί δεν περιορίζονται μόνο στη δημιουργία τροφοδοτικών για τις αυτοκινητοβιομηχανίες. Αρκετές εκδόσεις μπαταριών Tesla έχουν ήδη κυκλοφορήσει για οικιακή και εμπορική χρήση. Εάν η επιλογή για ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο στοχεύει στη διατήρηση της λειτουργίας του εξοπλισμού κίνησης και των ηλεκτρονικών οχημάτων, τότε οι σταθερές τροποποιήσεις αποθήκευσης τοποθετούνται ως αυτόνομες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Οι δυνατότητες αυτών των στοιχείων επιτρέπουν τη χρήση τους για τη συντήρηση οικιακών συσκευών. Επιπλέον, βρίσκεται σε εξέλιξη έρευνα για την αποθήκευση ηλιακής ενέργειας. Το έργο βρίσκεται ακόμη στο στάδιο ανάπτυξης.
Συσκευή
Οι μπαταρίες Tesla έχουν μοναδική δομή και μέθοδο τοποθέτησης ενεργών εξαρτημάτων. Η κύρια διαφορά από το ανάλογο είναι η διαμόρφωση ιόντων λιθίου. Παρόμοια στοιχεία χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό κινητών συσκευών και ηλεκτρικών εργαλείων. Χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά ως μπαταρίες για αυτοκίνητα από μηχανικούς της Tesla. Ολόκληρη η μονάδα χωρίζεται σε 74 διαμερίσματα, τα οποία μοιάζουν με μπαταρίες ΑΑ. Ανάλογα με τη διαμόρφωση της μπαταρίας, περιλαμβάνει από 6 έως 16 τμήματα. Το θετικό φορτίο προέρχεται από το ηλεκτρόδιο γραφίτη, το αρνητικό φορτίο παρέχεται από διάφορα χημικά συστατικά, όπως το νικέλιο, το κοβάλτιο και το οξείδιο του αλουμινίου.
Οι μπαταρίες Tesla ενσωματώνονται στο αυτοκίνητο στερεώνοντάς τες στο κάτω μέρος του οχήματος. Αυτή η διάταξη εξασφαλίζει χαμηλότερο κέντρο βάρους του ηλεκτρικού οχήματος, αυξάνοντας την οδική συμπεριφορά. Ως συνδετήρες χρησιμοποιούνται ειδικοί βραχίονες. Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν πολλές τέτοιες λύσεις, επομένως αυτό το εξάρτημα συγκρίνεται συχνά με μια παραδοσιακή μπαταρία.
Σημαντικά σημεία σχετίζονται με την ασφάλεια και τη μέθοδο τοποθέτησης. Ο πρώτος παράγοντας είναι εγγυημένος από το εξαιρετικά ανθεκτικό περίβλημα στο οποίο είναι τοποθετημένη η μπαταρία. Επιπλέον, κάθε μπλοκ είναι εξοπλισμένο με φράχτη με τη μορφή μεταλλικών πλακών. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι ολόκληρο το εσωτερικό μέρος μονωμένο, αλλά κάθε στοιχείο ξεχωριστά. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι υπάρχει μια πλαστική επένδυση που εμποδίζει το νερό να μπει μέσα.
- Μετατροπέας.
- Καλωδίωση υψηλής τάσης.
- Βασική συσκευή φόρτισης.
- Πρόσθετη «φόρτιση».
- Συνδετήρας
- Μονάδα μέτρησης.
Χαρακτηριστικά της μπαταρίας Tesla
Η πιο ισχυρή παραλλαγή μπαταρίας για ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο αποτελείται από 7104 μικρές μπαταρίες. Παρακάτω είναι οι παράμετροι του καθορισμένου στοιχείου:
- Μήκος/πάχος/πλάτος – 2100/150/1500 mm.
- Η ένδειξη ηλεκτρικής τάσης είναι 3,6 V.
- Η ποσότητα ισχύος που παράγεται από ένα τμήμα είναι ίδια με τις δυνατότητες εκατό προσωπικών υπολογιστών.
- Το βάρος των μπαταριών Tesla είναι 540 κιλά.
- Ο χρόνος ταξιδιού με μία φόρτιση σε μια μέση κυψέλη με ισχύ 85 kW/h είναι περίπου 400 km.
- Ταχύτητα έως 100 km/h – 4,4 δευτερόλεπτα.
Δεδομένων των αναφερόμενων χαρακτηριστικών, τίθεται ένα εύλογο ερώτημα σχετικά με το πόσο ανθεκτικές είναι αυτές οι δομές, επειδή η υψηλή απόδοση συνεπάγεται έντονη φθορά των ενεργών μερών. Να σημειωθεί ότι ο κατασκευαστής παρέχει οκταετή εγγύηση για τα προϊόντα του. Πιθανότατα, η διάρκεια ζωής των εν λόγω μπαταριών θα είναι η ίδια.
Μέχρι στιγμής, οι ιδιοκτήτες ηλεκτρικών αυτοκινήτων δεν μπορούν να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν αυτό το γεγονός. Επιπλέον, υπάρχουν ερευνητικά αποτελέσματα που δείχνουν ότι η παράμετρος ισχύος της μπαταρίας χαρακτηρίζεται από τη μέτρια απώλειά της. Κατά μέσο όρο, αυτό το ποσοστό είναι περίπου 5% ανά 80 χιλιάδες χιλιόμετρα. Υπάρχουν και άλλα στοιχεία που υποδεικνύουν ότι οι ιδιοκτήτες του συγκεκριμένου οχήματος είναι όλο και λιγότερο πιθανό να παραπονιούνται για προβλήματα στη θήκη μπαταριών καθώς κυκλοφορούν νέα μοντέλα.
Χωρητικότητα μπαταρίας Tesla (μοντέλο S)
Είναι απαραίτητο να αξιολογηθούν τα χαρακτηριστικά χωρητικότητας των μπαταριών λαμβάνοντας υπόψη την εξέλιξη της παραγωγής. Καθ' όλη τη διάρκεια της βελτίωσης της γραμμής, το ποσοστό κυμαινόταν από 60 έως 105 kW/h. Οι επίσημες πληροφορίες αναφέρουν ότι η μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας είναι περίπου 100 kWh. Όπως δείχνουν οι μαρτυρίες των ιδιοκτητών, η πραγματική παράμετρος θα είναι ελαφρώς χαμηλότερη. Για παράδειγμα, μια μπαταρία Tesla 85 kW δεν παράγει στην πραγματικότητα περισσότερο από 77 kW.
Η ιστορία παρέχει επίσης αντιπαραδείγματα που επιβεβαιώνουν την υπέρβαση του τόμου. Υπάρχουν γνωστές περιπτώσεις όπου μια μπαταρία 100 κιλοβάτ ήταν προικισμένη με χωρητικότητα περίπου 102 kW. Κατά καιρούς, ανακαλύπτονται ασυνέπειες στον ορισμό των ενεργών θρεπτικών συστατικών. Κυρίως, παρατηρούνται αποκλίσεις στις εκτιμήσεις του αριθμού των μπλοκ κελιών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μπαταρία εκσυγχρονίζεται και βελτιώνεται συνεχώς, εξοπλισμένη με καινοτόμα στοιχεία.
Η κατασκευαστική εταιρεία ισχυρίζεται ότι κάθε χρόνο οι ενημερωμένες τροποποιήσεις υφίστανται μετασχηματισμούς σε ηλεκτρονικά μέρη, σύστημα ψύξης και αρχιτεκτονική. Ο απώτερος στόχος των σχεδιαστών είναι να επιτύχουν τα υψηλότερα δυνατά ποιοτικά χαρακτηριστικά του προϊόντος.
Έκδοση Power Wall
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μαζί με την παραγωγή μπαταριών αυτοκινήτων Tesla, η εταιρεία παράγει οικιακές εκδόσεις συσκευών αποθήκευσης ενέργειας. Μία από τις πιο παραγωγικές και πρόσφατες τροποποιήσεις ήταν η έκδοση ιόντων λιθίου του Power Wall. Είναι σχεδιασμένο να παράγει ενέργεια ως σταθερή πηγή ή λειτουργεί ως εφεδρική δομή όπως μια αυτόνομη γεννήτρια. Το μοντέλο παρουσιάζεται σε διάφορες παραλλαγές, που διαφέρουν ως προς την χωρητικότητα και εξυπηρετούν στην εκτέλεση ορισμένων ενεργειακών εργασιών. Οι πιο δημοφιλείς εκδόσεις είναι οι μονάδες 7 και 10 kW/h.
Όσον αφορά τις λειτουργικές παραμέτρους, μπορεί να σημειωθεί ότι το Power Wall έχει ισχύ 3,3 kW με τάση λειτουργίας 350-450 watt και ρεύμα 9 A. Το βάρος της κατασκευής είναι 100 κιλά, επομένως δεν υπάρχει μιλάμε για την κινητικότητά του. Ωστόσο, ως επιλογή, για παράδειγμα, για ένα εξοχικό σπίτι το καλοκαίρι, το μπλοκ είναι αρκετά κατάλληλο. Η μονάδα μεταφέρεται χωρίς προβλήματα, αφού οι σχεδιαστές δίνουν μεγάλη προσοχή στη μηχανική προστασία του τμήματος του αμαξώματος. Ορισμένα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν μια μεγάλη περίοδο φόρτισης της μπαταρίας (12-18 ώρες), ανάλογα με την τροποποίηση της μονάδας.
Μοντέλο "Power Pack"
Αυτό το σύστημα βασίζεται στην προηγούμενη έκδοση, αλλά επικεντρώνεται σε εμπορικούς σκοπούς. Αυτό σημαίνει ότι αυτή η μπαταρία Tesla χρησιμοποιείται για την εξυπηρέτηση επιχειρήσεων. Είναι μια συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που είναι επεκτάσιμη και παρέχει αυξημένη απόδοση του συστήματος στην τοποθεσία στόχο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι 100 kW και η υποδεικνυόμενη χωρητικότητα δεν αναφέρεται στη μέγιστη τιμή. Οι μηχανικοί έχουν παράσχει έναν ευέλικτο σχεδιασμό για τη συγκέντρωση πολλών εγκαταστάσεων με δυνατότητα λήψης τιμών από 500 kW έως 10 MW.
Οι μεμονωμένες τροποποιήσεις αναβαθμίζονται επίσης ως προς την ποιότητα λειτουργίας. Έχουν ήδη ληφθεί επίσημες πληροφορίες σχετικά με την εμφάνιση της δεύτερης γενιάς εμπορικών μπαταριών, στις οποίες η παράμετρος ισχύος ήταν 200 kW και η απόδοση ήταν κοντά στο 99%. Η καθορισμένη συσκευή αποθήκευσης ενέργειας διαφέρει ως προς τους τεχνολογικούς δείκτες. Για να επεκτείνουν την ένταση, οι προγραμματιστές χρησιμοποίησαν έναν αναστρέψιμο μετατροπέα.
Αυτή η καινοτομία κατέστησε δυνατή την ταυτόχρονη αύξηση της ισχύος και της απόδοσης του συστήματος. Η εταιρεία σχεδιάζει να αναπτύξει και να εισαγάγει κυψέλες Power Pack στο σχεδιασμό πρόσθετων ηλιακών εξαρτημάτων όπως η ηλιακή στέγη. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την ανανέωση του ενεργειακού δυναμικού της μπαταρίας όχι μέσω ειδικών αυτοκινητοδρόμων, αλλά μέσω ελεύθερης ηλιακής ροής σε συνεχή λειτουργία.
Παραγωγική ικανότητα
Σύμφωνα με τον ίδιο τον κατασκευαστή, οι καινοτόμες μπαταρίες κατασκευάζονται στο Gigafactory της Tesla. Η διαδικασία συναρμολόγησης οργανώθηκε με τη συμμετοχή εκπροσώπων της Panasonic (προμήθεια εξαρτημάτων για τμήματα μπλοκ). Η συγκεκριμένη επιχείρηση παράγει τα τελευταία σχέδια συστημάτων ισχύος που στοχεύουν στην τρίτη γενιά ηλεκτρικών αυτοκινήτων Model.
Υποτίθεται ότι ο συνολικός αριθμός προϊόντων που παράγονται στον μέγιστο κύκλο παραγωγής θα είναι έως 35 GWh. Αξίζει να τονιστεί ότι ο υποδεικνυόμενος όγκος είναι το ήμισυ όλων των παραμέτρων των μπαταριών που παράγονται στον κόσμο. Η τρέχουσα συντήρηση πραγματοποιείται από μια ομάδα 6,5 χιλιάδων ατόμων. Στο μέλλον σχεδιάζεται να δημιουργηθούν επιπλέον 20 χιλιάδες θέσεις εργασίας.
Μεταξύ των χαρακτηριστικών υπάρχει υψηλός βαθμός προστασίας από το hacking της μπαταρίας. Αυτό εξαλείφει τους πιθανούς κινδύνους να γεμίσει η αγορά με πλαστές παραλλαγές. Επιπλέον, η ίδια η διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει τη συμμετοχή ρομποτικής τεχνολογίας υψηλής ακρίβειας στη διαδικασία. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι επί του παρόντος μόνο εταιρείες του επιπέδου Tesla είναι σε θέση να επιδείξουν όλες τις τεχνολογικές αποχρώσεις της παραγωγής. Οι περισσότεροι ενδιαφερόμενοι οργανισμοί δεν χρειάζονται λογοκλοπή, αφού διεξάγουν εντατικά τη δική τους ανάπτυξη.
Πολιτική τιμών
Το κόστος μιας μπαταρίας Tesla ποικίλλει επίσης συνεχώς λόγω φθηνότερων τεχνολογιών παραγωγής και λόγω της κυκλοφορίας ενημερωμένων εξαρτημάτων με αυξημένες παραμέτρους απόδοσης. Πριν από δύο ή τρία χρόνια, ο εν λόγω τύπος συσκευής αποθήκευσης πωλήθηκε για περίπου 45 χιλιάδες δολάρια (περίπου 3 εκατομμύρια ρούβλια). Τώρα τα μπλοκ έχουν τιμή περίπου πέντε χιλιάδων δολαρίων (330.000 ρούβλια).
Το κόστος των οικιακών αναλόγων της διαμόρφωσης Power Wall είναι περίπου το ίδιο. Οι πιο ακριβές εκδόσεις περιλαμβάνουν μια εμπορική μπαταρία. Για παράδειγμα, η πρώτη γενιά αυτής της συσκευής μπορεί να αγοραστεί για 20-25.000 $ (περίπου 1.327.000 - 1.650.000 ρούβλια).
Ανταγωνιστικές τροποποιήσεις
Η Tesla δεν είναι μονοπώλιο στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου. Παρά το γεγονός ότι άλλες μάρκες δεν είναι τόσο γνωστές στην αγορά, οι παράμετροί τους είναι αρκετά ανταγωνιστικές. Μεταξύ των δημοφιλών εκπροσώπων:
- Η κορεατική εταιρεία LG παράγει δίσκους Chem Resu, οι οποίοι είναι ανάλογοι του PowerWall της Tesla (ένα σύστημα 6,5 kW/h κοστίζει περίπου 4 χιλιάδες δολάρια ή 265.000 ρούβλια).
- Το προϊόν της Sunverge έχει εύρος ισχύος από 6 έως 23 kW/h και διακρίνεται από την ικανότητα παρακολούθησης της φόρτισης και σύνδεσης με ηλιακούς συλλέκτες (η τιμή είναι 10-20 χιλιάδες δολάρια ή 665.000 - 1.327.000 ρούβλια).
- Η εταιρεία ElectrIQ πουλά οικιακές μπαταρίες αποθήκευσης με χωρητικότητα 10 kW/h (μαζί με τον μετατροπέα, το προϊόν θα κοστίσει 13.000 $ ή 865.000 ρούβλια).
- Μεταξύ των ανταγωνιστών του αυτοκινήτου ξεχωρίζουν εταιρείες όπως η Nissan και η Mercedes.
Ο πρώτος γίγαντας αυτοκινήτων παράγει μια σειρά από μπαταρίες τύπου XStorage (όγκος εργασίας - 4,2 kW/h). Οι αποχρώσεις αυτής της τροποποίησης περιλαμβάνουν υψηλό επίπεδο περιβαλλοντικής ασφάλειας, το οποίο συμμορφώνεται πλήρως με τα διεθνή πρότυπα για την παραγωγή επιβατικών αυτοκινήτων. Η Mercedes παράγει συμπαγείς εκδόσεις 2,5 kW/h. Ταυτόχρονα, μπορούν να συνδυαστούν σε μεγαλύτερα παραγωγικά συστήματα ισχύος 20 kW/h.
Ιδιαιτερότητες
Οι μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων Tesla και οι οικιακές τους ανάλογες δεν είναι πολύ προσιτές στον μαζικό καταναλωτή. Με τα συστήματα Power Wall η κατάσταση αλλάζει κάπως λόγω φθηνότερων εξαρτημάτων. Αλλά η ιδέα της συνάθροισης με μπλοκ ηλιακών συλλεκτών δεν μπορεί ακόμη να εφαρμοστεί με επιτυχία λόγω υψηλού κόστους. Αναμφίβολα, η δυνατότητα συσσώρευσης μιας δωρεάν πηγής ενέργειας είναι ευεργετική για τους καταναλωτές, αλλά η αγορά τέτοιων κατασκευών είναι πέρα από τα μέσα των περισσότερων ενδιαφερόμενων χρηστών.
Η ιστορία είναι παρόμοια με άλλους εναλλακτικούς δίσκους, η αρχή λειτουργίας και χρήσης των οποίων παρέχει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά απαιτεί τη χρήση συσκευών και συσκευών υψηλής τεχνολογίας.
Συμπέρασμα
Στην αγορά των μπαταριών για ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η Tesla είναι ο αδιαμφισβήτητος ηγέτης. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη χρήση καινοτόμου εξοπλισμού για την παραγωγή φιλικών προς το περιβάλλον μεταφορών. Ταυτόχρονα, μηχανικοί μιας κορυφαίας εταιρείας αντιμετωπίζουν ορισμένα εμπόδια. Για παράδειγμα, η σειρά Model S με στοιχεία ιόντων λιθίου έχει επικριθεί για κακή προστασία έναντι πυρκαγιάς των στοιχείων τροφοδοσίας.
Ωστόσο, οι σχεδιαστές βελτιώνουν συνεχώς τα μοντέλα τους και δέχονται την κριτική με εποικοδομητικό τρόπο. Για παράδειγμα, μετά τη μοναδική πυρκαγιά μπαταρίας στην ιστορία των ηλεκτρικών οχημάτων, άρχισαν να εγκαθιστούν μια κοίλη δοκό αλουμινίου (για προστασία από εμπόδια στην επιφάνεια του δρόμου), μια ασπίδα αλουμινίου και μια πλάκα τιτανίου. Σε όλους όσους αγόραζαν αυτοκίνητα πριν από αυτή τη βελτίωση προσφέρθηκε να τα συμπληρώσουν δωρεάν στα πρατήρια καυσίμων.
Η απώλεια χωρητικότητας της μπαταρίας κατά τη λειτουργία είναι ένα από τα προβλήματα των ηλεκτρικών οχημάτων, παρά το γεγονός ότι αυτή η διαδικασία είναι ο κανόνας για κάθε συσκευή εξοπλισμένη με μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ωστόσο, ειδικοί από τον οργανισμό Plug-in America διαπίστωσαν ότι ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο αποτελεί εξαίρεση από αυτή την άποψη.
Ναι το έκαναν ανεξάρτητη έρευνα, που έδειξε ότι η απώλεια ισχύος από την μπαταρία του Model S ακόμη και σε μεγάλες χρονικές περιόδους είναι μικρή. Συγκεκριμένα, το πακέτο μπαταριών αυτού του αυτοκινήτου χάνει κατά μέσο όρο το 5% της ισχύος του αφού το αυτοκίνητο ξεπεράσει το σημάδι των 50 χιλιάδων μιλίων (80 χιλιάδων χιλιομέτρων) και όταν οδηγείτε περισσότερα από 100 χιλιάδες μίλια (160 χιλιάδες χιλιόμετρα) - ακόμη λιγότερο από 8% . Η μελέτη διεξήχθη με βάση δεδομένα από 500 ηλεκτρικά αυτοκίνητα Tesla Model S, η συνολική χιλιομετρική απόσταση των οποίων ήταν περισσότερα από 12 εκατομμύρια μίλια (20 εκατομμύρια χιλιόμετρα).
Επιπλέον, η Plug-in America διεξήγαγε μια άλλη μελέτη, η οποία έδειξε ότι σε τέσσερα χρόνια (από τότε που μπήκε στην αγορά το Tesla Model S), ο αριθμός των κλήσεων σε πρατήρια καυσίμων της Tesla λόγω προβλημάτων με μπαταρία, ηλεκτροκινητήρα ή φορτιστή έχει μειωθεί σημαντικά . συσκευή.
Η χωρητικότητα της μπαταρίας μπορεί να εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το πόσο συχνά φορτίζεται πλήρως η μπαταρία, τις χρονικές περιόδους που παραμένει αφόρτιστη και τον αριθμό των γρήγορων φορτίσεων. Τα δεδομένα του Plugin America δείχνουν επίσης ότι τα ποσοστά αντικατάστασης για κύρια εξαρτήματα έχουν βελτιωθεί σημαντικά:
Αυτά τα δεδομένα είναι ενθαρρυντικά, αλλά παρόλα αυτά, η Tesla συνεχίζει να εργάζεται για τη βελτίωση της τεχνολογίας μπαταριών και κυψελών. Η εταιρεία ξεκίνησε επιστημονική συνεργασία με την ερευνητική ομάδα Jeff Dahn στο Πανεπιστήμιο Dalhousie. Αυτό το τμήμα ειδικεύεται στην παράταση της διάρκειας ζωής των στοιχείων μπαταρίας ιόντων λιθίου και στόχος του είναι να μεγιστοποιήσει τα χιλιόμετρα της μπαταρίας με μικρή απώλεια ισχύος.
Σημειώστε ότι η μπαταρία Tesla Model S, όπως και το ίδιο το αυτοκίνητο, έχουν εγγύηση 8 ετών και δεν υπάρχουν περιορισμοί στα χιλιόμετρα από το 2014. Στη συνέχεια, ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tesla, Έλον Μασκ, εξήγησε την απόφαση ως εξής: «Εάν πιστεύουμε πραγματικά ότι οι ηλεκτροκινητήρες είναι πολύ πιο αξιόπιστοι από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης, με λιγότερα κινούμενα μέρη... τότε η πολιτική εγγύησης πρέπει να αντικατοπτρίζει αυτό».
Η Tesla Motors είναι ο δημιουργός των πραγματικά επαναστατικών οικολογικών αυτοκινήτων, τα οποία όχι μόνο παράγονται μαζικά, αλλά έχουν και μοναδικά χαρακτηριστικά που τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται κυριολεκτικά κάθε μέρα. Σήμερα θα δούμε το εσωτερικό της μπαταρίας του ηλεκτρικού αυτοκινήτου Tesla Model S, θα μάθουμε πώς λειτουργεί και θα αποκαλύψουμε τη μαγεία της επιτυχίας αυτής της μπαταρίας.
Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος της Βόρειας Αμερικής (EPA), το Model S απαιτεί μία επαναφόρτιση μπαταριών 85 kWh για να καλύψει περισσότερα από 400 km, που είναι ο πιο σημαντικός δείκτης μεταξύ παρόμοιων αυτοκινήτων που παρουσιάζονται στην εξειδικευμένη αγορά. Για να επιταχύνει στα 100 km/h, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο χρειάζεται μόνο 4,4 δευτερόλεπτα.
Το κλειδί για την επιτυχία αυτού του μοντέλου είναι η παρουσία μπαταριών ιόντων λιθίου, τα κύρια εξαρτήματα των οποίων παρέχονται στην Tesla από την Panasonic. Οι μπαταρίες Tesla είναι το υλικό των θρύλων. Και έτσι ένας από τους ιδιοκτήτες μιας τέτοιας μπαταρίας αποφάσισε να παραβιάσει την ακεραιότητά της και να μάθει πώς ήταν μέσα. Παρεμπιπτόντως, το κόστος μιας τέτοιας μπαταρίας είναι 45.000 USD.
Η μπαταρία βρίσκεται στο κάτω μέρος, δίνοντας στο Tesla χαμηλό κέντρο βάρους και εξαιρετικό χειρισμό. Συνδέεται στο σώμα χρησιμοποιώντας στηρίγματα.
Μπαταρία Tesla. Ας το τακτοποιήσουμε
Η θήκη μπαταριών αποτελείται από 16 μπλοκ, τα οποία συνδέονται παράλληλα και προστατεύονται από το περιβάλλον μέσω μεταλλικών πλακών, καθώς και πλαστικής επένδυσης που εμποδίζει την είσοδο νερού.
Πριν την πλήρη αποσυναρμολόγηση, μετρήθηκε η ηλεκτρική τάση, επιβεβαιώνοντας την κατάσταση λειτουργίας της μπαταρίας.
Το συγκρότημα μπαταριών διακρίνεται από την υψηλή πυκνότητα και την ακριβή τοποθέτηση των εξαρτημάτων. Η όλη διαδικασία συλλογής πραγματοποιείται σε ένα εντελώς αποστειρωμένο δωμάτιο με χρήση ρομπότ.
Κάθε μονάδα αποτελείται από 74 στοιχεία, εξαιρετικά παρόμοια σε εμφάνιση με απλές μπαταρίες AA (κυψέλες ιόντων λιθίου Panasonic), χωρισμένες σε 6 ομάδες. Ταυτόχρονα, είναι σχεδόν αδύνατο να μάθετε τη διάταξη της τοποθέτησης και της λειτουργίας τους - αυτό είναι ένα μεγάλο μυστικό, πράγμα που σημαίνει ότι η δημιουργία ενός αντιγράφου αυτής της μπαταρίας θα είναι εξαιρετικά δύσκολη. Είναι απίθανο να δούμε ένα κινέζικο ανάλογο της μπαταρίας Tesla Model S!
Ο γραφίτης χρησιμεύει ως θετικό ηλεκτρόδιο και το νικέλιο, το κοβάλτιο και το οξείδιο του αλουμινίου χρησιμεύουν ως αρνητικό ηλεκτρόδιο. .
Η πιο ισχυρή διαθέσιμη μπαταρία (ο όγκος της είναι 85 kWh) αποτελείται από 7104 παρόμοιες μπαταρίες. Και ζυγίζει περίπου 540 κιλά και οι παράμετροί του είναι 210 cm σε μήκος, 150 cm σε πλάτος και 15 cm σε πάχος. Η ποσότητα ενέργειας που παράγεται από μία μόνο μονάδα των 16 είναι ίση με την ποσότητα που παράγεται από εκατό μπαταρίες φορητών υπολογιστών.
Κατά τη συναρμολόγηση των μπαταριών της, η Tesla χρησιμοποιεί στοιχεία που παράγονται σε διάφορες χώρες, όπως η Ινδία, η Κίνα, το Μεξικό, αλλά η τελική τροποποίηση και συσκευασία γίνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η εταιρεία παρέχει υπηρεσίες εγγύησης για τα προϊόντα της έως και 8 χρόνια.
Έτσι, μάθατε τι αποτελείται η μπαταρία Tesla Model S και την αρχή της λειτουργίας της. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!
Η Tesla είναι γνωστή κυρίως για την ανακάλυψη της στον τομέα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Η έννοια της φιλικής προς το περιβάλλον μεταφοράς έχει από καιρό κυριαρχήσει από τους μεγαλύτερους γίγαντες αυτοκινήτων, αλλά οι Αμερικανοί μηχανικοί κατάφεραν να φέρουν την ιδέα πιο κοντά στα πραγματικά συμφέροντα του καταναλωτή. Σε μεγάλο βαθμό, αυτό διευκόλυνε τα συστήματα παροχής ενέργειας, τα οποία υποτίθεται ότι θα αντικαθιστούσαν πλήρως τον παραδοσιακό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Και η σειρά μπαταριών για το ηλεκτρικό αυτοκίνητο Tesla Model S σηματοδότησε ένα νέο στάδιο στην ανάπτυξη της κατηγορίας.
Εφαρμογές Μπαταριών
Τα κύρια κίνητρα για την ανάπτυξη θεμελιωδώς νέων μπαταριών προκλήθηκαν από τα καθήκοντα αύξησης των επιδόσεων των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Ως εκ τούτου, η βασική γραμμή επικεντρώνεται στην παροχή στις μεταφορές με ένα καινοτόμο σύστημα παροχής ενέργειας. Ειδικότερα, οι κορυφαίες εκδόσεις μπαταριών ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται για τα μοντέλα Tesla Model S. Η ιδιαιτερότητά τους είναι ο αποκλεισμός της λεγόμενης υβριδικής αρχής λειτουργίας της μπαταρίας, στην οποία επιτρέπεται η τροφοδοσία του μηχανήματος εναλλάξ από τη μπαταρία και τον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η εταιρεία προσπαθεί να κάνει την παροχή ενέργειας ηλεκτρικών αυτοκινήτων εντελώς ανεξάρτητη από τα παραδοσιακά καύσιμα.
Ωστόσο, οι προγραμματιστές δεν περιορίζονται στα συστήματα ισχύος των οχημάτων. Μέχρι σήμερα, έχουν δημιουργηθεί αρκετές σειρές με μπαταρίες που προορίζονται για σταθερή οικιακή και εμπορική χρήση. Και εάν η μπαταρία Tesla για ένα αυτοκίνητο εστιάζει στην υποστήριξη της λειτουργικότητας των μηχανισμών οδήγησης και των ηλεκτρονικών ενσωματωμένων ειδών, τότε τα μοντέλα μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να θεωρηθούν ως καθολικές και αυτόνομες πηγές παροχής ενέργειας. Η δυνατότητα αυτών των στοιχείων είναι επαρκής για την εξυπηρέτηση, για παράδειγμα, οικιακών συσκευών. Αναπτύσσεται επίσης η έννοια της συσσώρευσης ηλιακής ενέργειας, αλλά μέχρι στιγμής δεν γίνεται λόγος για ευρεία διανομή τέτοιων συστημάτων.
Συσκευή μπαταρίας
Οι μπαταρίες έχουν ειδική δομή και διαμόρφωση της διάταξης των ενεργών στοιχείων. Πρώτα απ 'όλα, τα τροφοδοτικά βασίζονται σε βάση ιόντων λιθίου. Τέτοια στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό ως κινητές συσκευές και ηλεκτρικά εργαλεία, αλλά το καθήκον της τροφοδοσίας οχημάτων για αυτά ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους προγραμματιστές της μπαταρίας Tesla. Το αυτοκίνητο χρησιμοποιεί μια μονάδα που αποτελείται από 74 εξαρτήματα που μοιάζουν με μπαταρίες ΑΑ. Ολόκληρο το μπλοκ χωρίζεται σε πολλά τμήματα (από 6 έως 16 ανάλογα με την έκδοση). Ο γραφίτης δρα ως θετικό ηλεκτρόδιο και μια ολόκληρη ομάδα χημικών πληρωτικών δίνει αρνητικό φορτίο, συμπεριλαμβανομένου του οξειδίου του αλουμινίου, του κοβαλτίου και του νικελίου.
Όσον αφορά την ενσωμάτωση στη δομή του οχήματος, η μπαταρία είναι προσαρτημένη στο κάτω μέρος του αμαξώματος. Παρεμπιπτόντως, αυτή η τοποθέτηση είναι που παρέχει στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χαμηλότερο κέντρο βάρους και, ως εκ τούτου, βέλτιστο χειρισμό. Η άμεση στερέωση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πλήρεις βραχίονες.
Δεδομένου ότι υπάρχουν μόνο λίγα ανάλογα τέτοιων λύσεων σήμερα, το πρώτο πράγμα που μπορεί να σας έρθει στο μυαλό είναι να συγκρίνετε την μπαταρία Tesla με τις παραδοσιακές μπαταρίες. Και με αυτή την έννοια, λογικά τίθεται το ερώτημα σχετικά με την ασφάλεια, τουλάχιστον, αυτής της μεθόδου τοποθέτησης. Το έργο της παροχής προστασίας επιλύεται από ένα περίβλημα υψηλής αντοχής που φιλοξενεί την μπαταρία Tesla. Ο σχεδιασμός κάθε μπλοκ προβλέπει επίσης την παρουσία εσωκλειόμενων μεταλλικών πλακών. Επιπλέον, δεν είναι το ίδιο το εσωτερικό διαμέρισμα που είναι απομονωμένο, αλλά κάθε τμήμα ξεχωριστά. Σε αυτό αξίζει να προστεθεί η παρουσία μιας πλαστικής επένδυσης, η οποία είναι ειδικά σχεδιασμένη για να αποτρέπει τη διείσδυση του νερού κάτω από το σώμα.
Προδιαγραφές
Η πιο ισχυρή έκδοση της μπαταρίας ηλεκτρικού αυτοκινήτου Tesla περιλαμβάνει περίπου 7104 μίνι μπαταρίες και έχει μήκος 210 cm, πάχος 15 cm και πλάτος 150 cm. Η ηλεκτρική τάση στη μονάδα είναι 3,6 V. Για σύγκριση, η ποσότητα ενέργειας που παράγεται από ένα τμήμα μπαταρίας αντιστοιχεί στο δυναμικό που παράγεται από τις μπαταρίες εκατοντάδων φορητών υπολογιστών. Αλλά το βάρος της μπαταρίας Tesla είναι αρκετά εντυπωσιακό - περίπου 540 κιλά.
Τι δίνουν αυτά τα χαρακτηριστικά σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο; Σύμφωνα με τους ειδικούς, μια μπαταρία χωρητικότητας 85 kWh (μέσος όρος στη γραμμή του κατασκευαστή) σας επιτρέπει να διανύσετε περίπου 400 km με μία μόνο φόρτιση. Και πάλι, για σύγκριση, όχι πολύ καιρό πριν, οι μεγαλύτερες αυτοκινητοβιομηχανίες στην «πράσινη» κατηγορία πάλευαν για δείκτες 250-300 km ταξιδιού, που θα μπορούσαν να καλυφθούν χωρίς επαναφόρτιση. Η δυναμική ταχύτητας είναι επίσης εντυπωσιακή - τα 100 km/h επιτυγχάνονται σε μόλις 4,4 δευτερόλεπτα.
Φυσικά, με τέτοιες ιδιότητες, θα τεθεί το ζήτημα της ανθεκτικότητας της μπαταρίας, αφού η υψηλή απόδοση συνεπάγεται αντίστοιχο ποσοστό φθοράς των ενεργών στοιχείων. Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι ο κατασκευαστής παρέχει 8 χρόνια εγγύηση στις μπαταρίες του. Είναι πιθανό ότι η πραγματική διάρκεια ζωής της μπαταρίας Tesla θα είναι παρόμοια, αλλά μέχρι στιγμής ακόμη και οι πρώτοι ιδιοκτήτες ηλεκτρικών αυτοκινήτων δεν μπορούν να επιβεβαιώσουν ή να αρνηθούν αυτόν τον δείκτη.
Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν μελέτες που αναφέρουν μέτρια απώλεια ισχύος της μπαταρίας. Κατά μέσο όρο, ένα μπλοκ χάνει το 5% της χωρητικότητάς του ανά 80 χιλιάδες χιλιόμετρα. Υπάρχει ένας άλλος δείκτης που δείχνει ότι ο αριθμός των αιτημάτων από χρήστες ηλεκτρικών αυτοκινήτων Tesla λόγω προβλημάτων με το πακέτο μπαταριών μειώνεται καθώς κυκλοφορούν νέες τροποποιήσεις.
Χωρητικότητα μπαταρίας
Με την αξιολόγηση του δείκτη χωρητικότητας των μπαταριών, δεν είναι όλα ξεκάθαρα. Καθώς αναπτύχθηκε η γραμμή, αυτό το χαρακτηριστικό έφτασε από τις 60 στις 105 kWh, αν πάρουμε τις πιο αξιοσημείωτες εκδόσεις. Αντίστοιχα, σύμφωνα με επίσημα στοιχεία, η μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας Tesla είναι αυτή τη στιγμή περίπου 100 kWh. Ωστόσο, με βάση τα αποτελέσματα του ελέγχου των πρώτων ιδιοκτητών ηλεκτρικών αυτοκινήτων με τέτοιο εξοπλισμό, αποδείχθηκε ότι, για παράδειγμα, η τροποποίηση των 85 kWh έχει στην πραγματικότητα όγκο 77 kWh.
Υπάρχουν επίσης αντίθετα παραδείγματα στα οποία ανιχνεύεται υπέρβαση όγκου. Έτσι, ένα μοντέλο μπαταρίας 100 kWh, μετά από λεπτομερή μελέτη, αποδείχθηκε ότι ήταν προικισμένο με χωρητικότητα 102,4 kWh. Αποκαλύπτονται επίσης ασυνέπειες στον προσδιορισμό του αριθμού των ενεργών μπαταριών. Συγκεκριμένα, υπάρχουν αποκλίσεις στις εκτιμήσεις για τον αριθμό των κυψελών της μπαταρίας. Οι ειδικοί το αποδίδουν στο γεγονός ότι η μπαταρία της Tesla εκσυγχρονίζεται συνεχώς, ενσωματώνοντας νέες βελτιώσεις και τροποποιήσεις. Η ίδια η εταιρεία σημειώνει ότι κάθε χρόνο νέες εκδόσεις της μονάδας υφίστανται αλλαγές στην αρχιτεκτονική, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και το σύστημα ψύξης. Αλλά σε κάθε περίπτωση, οι δραστηριότητες των μηχανικών στοχεύουν στη βελτίωση της απόδοσης του προϊόντος.
Τροποποίηση του PowerWall
Όπως ήδη αναφέρθηκε, παράλληλα με τη σειρά μπαταριών αυτοκινήτων, η Tesla αναπτύσσει επίσης ένα τμήμα συσκευών αποθήκευσης ενέργειας που προορίζονται για οικιακές ανάγκες. Μία από τις πιο πρόσφατες και φωτεινότερες εξελίξεις σε αυτό το τμήμα είναι επίσης η μονάδα PowerWall ιόντων λιθίου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ως σταθερή πηγή ενέργειας για την κάλυψη ορισμένων ενεργειακών εργασιών όσο και ως εφεδρική μονάδα με τη λειτουργία αυτόνομης γεννήτριας. Αυτή η μπαταρία Tesla διατίθεται σε διαφορετικές εκδόσεις που διαφέρουν σε χωρητικότητα. Έτσι, τα πιο δημοφιλή μοντέλα είναι 7 και 10 kWh.
Όσον αφορά την απόδοση, το δυναμικό ισχύος είναι 3,3 kW σε τάση 350-450 V και ρεύμα 9 A. Η μάζα της μονάδας είναι 100 kg, ώστε να μπορείτε να ξεχάσετε την κινητικότητα της μπαταρίας. Αν και δεν πρέπει κανείς να εκπτώσει τη δυνατότητα χρήσης του μπλοκ στην ύπαιθρο κατά τη διάρκεια της σεζόν. Δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για ζημιά στην μπαταρία κατά τη μεταφορά, καθώς οι προγραμματιστές δίνουν ιδιαίτερη προσοχή στη φυσική προστασία της θήκης. Το μόνο πράγμα που μπορεί να ενοχλήσει έναν νέο χρήστη αυτού του προϊόντος Tesla είναι ο χρόνος φόρτισης της μπαταρίας, ο οποίος είναι περίπου 10-18 ώρες ανάλογα με την έκδοση της μονάδας δίσκου.
Τροποποίηση PowerPack
Αυτό το σύστημα βασίζεται σε στοιχεία PowerWall, αλλά προορίζεται για την εξυπηρέτηση επιχειρήσεων. Δηλαδή, μιλάμε για μια εμπορική έκδοση μιας συσκευής αποθήκευσης ενέργειας που είναι επεκτάσιμη και ικανή να παρέχει υψηλή απόδοση του αντικειμένου στόχου. Αρκεί να αναφέρουμε ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι 100 kW, αν και αυτή η χωρητικότητα δεν είναι η μέγιστη. Οι προγραμματιστές έχουν παράσχει ένα ευέλικτο σύστημα για το συνδυασμό πολλών μονάδων με δυνατότητα παροχής από 500 kW έως 10 MW.
Επιπλέον, οι μεμονωμένες μπαταρίες PowerPack βελτιώνονται στην απόδοσή τους. Όχι πολύ καιρό πριν, ανακοινώθηκε ότι θα εμφανιστεί η δεύτερη γενιά της εμπορικής μπαταρίας Tesla· τα χαρακτηριστικά ισχύος είχαν ήδη φτάσει τα 200 kW και η απόδοση ήταν 99%. Αυτό το απόθεμα αποθήκευσης ενέργειας διαφέρει ως προς τις τεχνολογικές του ιδιότητες.
Για να εξασφαλίσουν τη δυνατότητα επέκτασης του όγκου, οι μηχανικοί χρησιμοποίησαν έναν νέο αναστρέψιμο μετατροπέα. Χάρη σε αυτήν την καινοτομία, τόσο η ισχύς όσο και η απόδοση της μονάδας έχουν αυξηθεί. Στο εγγύς μέλλον, η εταιρεία σχεδιάζει να προτείνει την ιδέα της εισαγωγής κυψελών PowerPack στη δομή των βοηθητικών ηλιακών κυψελών Solar Roof. Αυτό θα καταστήσει δυνατή την αναπλήρωση του ενεργειακού δυναμικού της μπαταρίας όχι μέσω των κύριων γραμμών παροχής ρεύματος, αλλά μέσω της δωρεάν ηλιακής ενέργειας σε συνεχή λειτουργία.
Πού κατασκευάζεται η μπαταρία Tesla;
Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου κατασκευάζονται από το δικό της Gigafactory. Επιπλέον, η ίδια η διαδικασία συναρμολόγησης υλοποιείται από κοινού με την Panasonic. Παρεμπιπτόντως, τα εξαρτήματα για τα τμήματα μπαταριών παρέχονται επίσης από την ιαπωνική εταιρεία. Συγκεκριμένα, το Gigafactory παράγει την πιο πρόσφατη σειρά μονάδων ισχύος που έχουν σχεδιαστεί για την τρίτη γενιά ηλεκτρικών αυτοκινήτων Model. Σύμφωνα με ορισμένους υπολογισμούς, ο συνολικός όγκος των μπαταριών που παράγονται στον μέγιστο κύκλο παραγωγής θα πρέπει να είναι 35 GWh ετησίως. Για σύγκριση, αυτός ο όγκος καταλαμβάνει το ήμισυ της συνολικής χωρητικότητας των μπαταριών που παράγονται στον κόσμο. Ένα τόσο υψηλό δυναμικό θα εξυπηρετήσουν 6.500 εργαζόμενοι της επιχείρησης, αν και στο μέλλον προβλέπεται να δημιουργηθούν περίπου 20 χιλιάδες περισσότερες θέσεις εργασίας.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μπαταρία Tesla Model S έχει υψηλό βαθμό προστασίας από το hacking, γεγονός που ελαχιστοποιεί πρακτικά τον κίνδυνο εμφάνισης πλαστών αναλόγων στην αγορά. Επιπλέον, η ίδια η διαδικασία κατασκευής περιλαμβάνει τη συμμετοχή ρομποτικών μονάδων υψηλής ακρίβειας. Είναι προφανές ότι σήμερα μόνο εταιρείες του ίδιου επιπέδου με την Tesla είναι σε θέση να αναπαράγουν την τεχνολογία. Ωστόσο, οι ενδιαφερόμενες εταιρείες δεν το χρειάζονται, αφού ασχολούνται με τις δικές τους εξελίξεις προς αυτή την κατεύθυνση.
Κόστος μπαταρίας
Οι τιμές για τις μπαταρίες Tesla αλλάζουν επίσης τακτικά, λόγω των φθηνότερων τεχνολογιών παραγωγής και της κυκλοφορίας νέων εξαρτημάτων με υψηλότερα χαρακτηριστικά απόδοσης. Μόλις πριν από λίγα χρόνια, μια μπαταρία για ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο Model S μπορούσε να αγοραστεί για 45.000 δολάρια. Αυτή τη στιγμή, τα στοιχεία κοστίζουν 3.000-5.000 δολάρια. Παρόμοιες τιμές ισχύουν για συσκευές PowerWall για οικιακή χρήση. Όμως η πιο ακριβή είναι η εμπορική μπαταρία Tesla, η τιμή της οποίας είναι 25.000 δολάρια. Αλλά αυτό ισχύει μόνο για την έκδοση πρώτης γενιάς.
Ανάλογα από ανταγωνιστές
Όπως έχει ήδη σημειωθεί, η Tesla δεν είναι μονοπώλιο στην κατηγορία. Υπάρχουν πολλές παρόμοιες προσφορές στην αγορά, που μπορεί να είναι λιγότερο γνωστές, αλλά είναι αρκετά ανταγωνιστικές ως προς τα χαρακτηριστικά. Έτσι, μια εναλλακτική λύση στο σύστημα PowerWall προσφέρει η κορεατική εταιρεία LG, η οποία έχει αναπτύξει στοιχεία Chem RESU. Μια μονάδα χωρητικότητας 6,5 kWh υπολογίζεται στα 4.000 δολάρια. Δίσκοι με εμβέλεια 6-23 kWh προσφέρονται από την Sunverge. Αυτό το προϊόν διαθέτει παρακολούθηση φόρτισης και συνδεσιμότητα ηλιακών πάνελ. Το κόστος του ποικίλλει κατά μέσο όρο από 10.000 $ έως 20.000 $. Η εταιρεία ElectrIQ προσφέρει οικιακές συσκευές αποθήκευσης ενέργειας με χωρητικό δυναμικό 10 kWh. Η μονάδα κοστίζει 13.000 $, αλλά αυτή η τιμή περιλαμβάνει και έναν μετατροπέα.
Άλλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων κατακτούν επίσης την καινοτόμο κατεύθυνση και πιέζουν ακόμη πιο σφιχτά την μπαταρία Tesla σε διάφορες τροποποιήσεις στην αγορά. Μεταξύ των ανταγωνιστών αυτής της σύνδεσης, η Nissan και η Mercedes σημειώνονται ιδιαίτερα. Στην πρώτη περίπτωση, προσφέρεται μια σειρά μπαταριών XStorage χωρητικότητας 4,2 kWh. Τα χαρακτηριστικά αυτών των στοιχείων περιλαμβάνουν υψηλό βαθμό περιβαλλοντικής ασφάλειας, που πληροί τις απαιτήσεις των τελευταίων ευρωπαϊκών προτύπων για την παραγωγή αυτοκινήτων. Με τη σειρά της, η Mercedes παράγει μικρά στοιχεία 2,5 kWh, τα οποία όμως μπορούν να συνδυαστούν σε πιο παραγωγικές μονάδες, η ισχύς των οποίων φτάνει τις 20 kWh.
Τελικά
Ο κατασκευαστής Tesla είναι, φυσικά, ο πιο δημοφιλής κατασκευαστής καινοτόμων συστημάτων παροχής ενέργειας και φιλικών προς το περιβάλλον οχημάτων. Αλλά ενώ ανοίγει νέους ορίζοντες στον κόσμο της τεχνολογίας, αυτή η εταιρεία αντιμετωπίζει επίσης σοβαρά εμπόδια. Ειδικότερα, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα Tesla Model S με μπαταρίες ιόντων λιθίου επικρίνονται τακτικά από ειδικούς ότι δεν είναι επαρκώς ασφαλή όσον αφορά την προστασία από πυρκαγιές μπαταριών. Αν και στις τελευταίες εκδόσεις οι μηχανικοί έχουν κάνει σημαντικές βελτιώσεις σε αυτό το θέμα.
Το πρόβλημα της μη διαθεσιμότητας των μπαταριών στον μαζικό καταναλωτή εξακολουθεί να παραμένει. Και αν αυτή η κατάσταση αλλάξει με τις οικιακές συσκευές αποθήκευσης λόγω φθηνότερων στοιχείων, τότε η ιδέα της σύζευξης μπλοκ με ηλιακούς συλλέκτες δεν μπορεί ακόμη να είναι επιτυχημένη στην αγορά λόγω του υψηλού κόστους. Οι δυνατότητες συσσώρευσης δωρεάν ενέργειας είναι οι πιο ελπιδοφόρες και ωφέλιμες για τους χρήστες, αλλά η αγορά τέτοιων συστημάτων είναι πέρα από τις δυνατότητες των περισσότερων, ακόμη και των ενδιαφερομένων καταναλωτών. Το ίδιο ισχύει και για άλλους τομείς στους οποίους προβλέπεται η χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Η αρχή της λειτουργίας τους παρέχει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά επιτυγχάνονται μόνο μέσω πολύπλοκου εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας.
Ελέγξαμε εν μέρει τη διαμόρφωση της μπαταρίας Tesla Model Sμε χωρητικότητα 85 kW*h. Να σας υπενθυμίσουμε ότι το κύριο στοιχείο της μπαταρίας είναι η κυψέλη μπαταρίας ιόντων λιθίου της εταιρείας Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Κυψέλη Panasonic, μέγεθος 18650
Το σχήμα δείχνει ένα τυπικό κελί. Στην πραγματικότητα, τα κύτταρα Tesla τροποποιούνται ελαφρώς.
Δεδομένα κυψέλης παράλληλοσύνδεση με ομάδες των 74 τεμαχίων. Με παράλληλη σύνδεση, η τάση της ομάδας είναι ίση με την τάση καθενός από τα στοιχεία (4,2 V) και η χωρητικότητα της ομάδας είναι ίση με το άθροισμα των χωρητικοτήτων των στοιχείων (250 Ah).
Περαιτέρω έξι ομάδεςσυνδέω-συωδεομαι σειριακά στη μονάδα. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση της μονάδας αθροίζεται από τις τάσεις της ομάδας και είναι περίπου 25 V (4,2 V * 6 ομάδες). Η χωρητικότητα παραμένει 250 Ah. Τελικά, Οι μονάδες συνδέονται σε σειρά για να σχηματίσουν μια μπαταρία. Συνολικά, η μπαταρία περιέχει 16 μονάδες (συνολικά 96 ομάδες). Η τάση όλων των μονάδων αθροίζεται και ανέρχεται τελικά σε 400 V (16 μονάδες * 25 V).
Το φορτίο αυτής της μπαταρίας είναι μια ασύγχρονη ηλεκτρική κίνηση με μέγιστη ισχύ 310 kW. Δεδομένου ότι P=U*I, σε ονομαστική λειτουργία σε τάση 400 V, ένα ρεύμα I=P/U=310000/400=775 A ρέει στο κύκλωμα. Με την πρώτη ματιά, μπορεί να φαίνεται ότι αυτό είναι ένα τρελό ρεύμα για μια τέτοια «μπαταρία». Ωστόσο, μην ξεχνάτε ότι σε μια παράλληλη σύνδεση, σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Kirchhoff, I=I1+I2+…In, όπου n είναι ο αριθμός των παράλληλων διακλαδώσεων. Στην περίπτωσή μας n=74. Δεδομένου ότι εντός της ομάδας θεωρούμε ότι οι εσωτερικές αντιστάσεις των κυψελών είναι υπό όρους ίσες, τότε τα ρεύματα σε αυτά θα είναι τα ίδια.Κατά συνέπεια, το ρεύμα ρέει απευθείας μέσα από το στοιχείο In=I/n=775/74=10,5 A.
Είναι πολύ ή λίγο; Καλό ή κακό? Για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις, ας στραφούμε στα χαρακτηριστικά εκφόρτισης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Αμερικανοί τεχνίτες, έχοντας αποσυναρμολογήσει την μπαταρία, πραγματοποίησαν μια σειρά δοκιμών. Συγκεκριμένα, το σχήμα δείχνει παλμογράμματα τάσης κατά την εκφόρτιση ενός στοιχείου που λαμβάνεται από ένα πραγματικό Tesla Model S, ρεύματα: 1A, 3A, 10A.
Η ακίδα στην καμπύλη 10 A οφείλεται στη χειροκίνητη αλλαγή του φορτίου στα 3 A. Ο συγγραφέας του πειράματος έλυσε ένα άλλο πρόβλημα παράλληλα· δεν θα σταθούμε σε αυτό.
Όπως φαίνεται από το σχήμα, ένα ρεύμα εκφόρτισης 10 A ικανοποιεί πλήρως τις απαιτήσεις τάσης του στοιχείου. Αυτή η λειτουργία αντιστοιχεί στην εκφόρτιση κατά μήκος της καμπύλης 3C. Να σημειωθεί ότι πήραμε την πιο κρίσιμη περίπτωση, όταν η ισχύς του κινητήρα είναι μέγιστη. Στην πραγματικότητα, λαμβάνοντας υπόψη τη χρήση κίνησης διπλού κινητήρα με βέλτιστη σχέση μετάδοσης, το αυτοκίνητο θα λειτουργεί με εκφόρτιση 2...4 A (1C). Μόνο σε στιγμές πολύ έντονης επιτάχυνσης, όταν οδηγείτε σε ανηφόρα με μεγάλη ταχύτητα, το ρεύμα του στοιχείου μπορεί να φτάσει στο μέγιστο των 12...14 A.
Ποια άλλα οφέλη παρέχει αυτό; Για δεδομένο φορτίο στην περίπτωση συνεχούς ρεύματος, η διατομή του χάλκινου αγωγού μπορεί να επιλεγεί ως 2 mm2. Tesla Motorsσκοτώνει δύο πουλιά με μια πέτρα εδώ. Όλοι οι αγωγοί σύνδεσης χρησιμεύουν επίσης ως ασφάλειες. Συνεπώς, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε ένα ακριβό σύστημα προστασίας ή να χρησιμοποιήσετε επιπλέον ασφάλειες. Σε περίπτωση υπερφόρτωσης ρεύματος, οι ίδιοι οι αγωγοί σύνδεσης λιώνουν λόγω της μικρής διατομής τους και αποτρέπουν έκτακτη ανάγκη. Γράψαμε περισσότερα για αυτό.
Στο σχήμα, οι αγωγοί 507 είναι οι ίδιοι σύνδεσμοι.
Τέλος, ας αναλογιστούμε την τελευταία ερώτηση που προβληματίζει τα μυαλά της εποχής μας και προκαλεί κύμα διαμάχης. Γιατί η Tesla χρησιμοποιεί μπαταρίες ιόντων λιθίου;
Επιτρέψτε μου να κάνω αμέσως μια επιφύλαξη ότι ειδικά για αυτό το θέμα θα εκφράσω την υποκειμενική μου άποψη. Δεν χρειάζεται να συμφωνήσετε μαζί του)
Ας κάνουμε μια συγκριτική ανάλυση διαφορετικών τύπων μπαταριών.
Προφανώς, η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει την υψηλότερη συγκεκριμένη απόδοση σήμερα. Δυστυχώς, η καλύτερη μπαταρία από άποψη ενεργειακής πυκνότητας και αναλογίας βάρους/μέγεθος δεν υπάρχει ακόμα στη μαζική παραγωγή. Γι' αυτό στο TeslaΉταν δυνατό να κατασκευαστεί μια τόσο ισορροπημένη μπαταρία, παρέχοντας ένα απόθεμα ισχύος έως και 500 km.
Ο δεύτερος λόγος, κατά τη γνώμη μου, είναι το μάρκετινγκ. Ακόμα, κατά μέσο όρο, ο πόρος τέτοιων κυψελών είναι περίπου 500 κύκλοι φόρτισης-εκφόρτισης. Αυτό σημαίνει ότι εάν χρησιμοποιείτε ενεργά το αυτοκίνητο, θα πρέπει να αντικαταστήσετε την μπαταρία μετά από δύο χρόνια το πολύ. Αν και, η εταιρεία πραγματικά .
