Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальтоксидных батарей?

Аккумуляторы Tesla, как один из основных компонентов электромобилей, подвергались насмешкам и критике. Даже после стремительного роста продаж многие отраслевые эксперты называют это «технология аккумуляторов устарела» и «без ядра». Конкурентоспособность ». Причина в том, что Tesla - единственная компания, которая использует литий-кобальтооксидную батарею 18650. Эта батарея использовалась в ноутбуках, и в нее сложно попасть в« элегантные »электромобили, и есть риски для безопасности. Так ли это на самом деле?

По имеющимся данным, роль аккумуляторов в электромобилях в качестве поддержки выходной мощности очевидна. Благодаря своей стабильной работе, высокому коэффициенту безопасности и возможности зарядки в течение длительного времени, литий-железо-фосфатные батареи являются лучшим выбором для аккумуляторных батарей на рынке, таких как Chevrolet Volt, Nissan Leaf, BYD E6 и Fisker Karma.

Компания Tesla считает, что в автомобиле используется литий-кобальтоксидная батарея.

Tesla несколько отличается, а его Roadster и ModelS используют литиево-кобальтовую батарею 18650. По сравнению с литий-железо-фосфатной батареей, батарея имеет зрелую технологию, высокую мощность, высокую плотность энергии и высокую стабильность, но коэффициент безопасности низкий, тепловые и электрические характеристики плохие, а стоимость относительно высока.

По словам инсайдеров отрасли, внешнее напряжение аккумулятора 18650 будет перегреваться, если оно будет ниже 2,7 В или выше 3,3 В. Если аккумуляторная батарея имеет большой размер и градиент температуры внутри группы не контролируется должным образом, существует высокий риск возгорания. Ключом к технологии аккумуляторов является точное регулирование напряжения, тока и нагрева. Неудивительно, что Tesla критиковали за ненадежность аккумуляторных технологий.

Но на самом деле литий-железо-фосфатные батареи, которые считаются более безопасными и надежными, не являются надежными. При подготовке к процессу спекания оксид железа, вероятно, будет восстановлен до элементарного железа в высокотемпературной среде, а элементарное железо вызывает микрокороткое замыкание батареи, что является очень запретным веществом в батарее. Кроме того, литий-железо-фосфатный аккумулятор имеет большую разницу в кривых заряда и разряда при реальном производстве, плохую стабильность и низкую плотность энергии, что напрямую влияет на чувствительную выносливость электромобилей. Согласно последнему исследовательскому отчету Haitong International Securities Co., плотность энергии (170 Вт / кг) батареи Tesla примерно вдвое выше, чем у литий-железо-фосфатной батареи для электромобилей BYD.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальтоксидных батарей?

Аккумулятор 18650, используемый Tesla, был

в 1970-е гг. Г-жа Уиттингем из Бингемтонского университета в Великобритании изобрела батарею 18650. Эта батарея часто используется в цифровых продуктах, таких как ноутбуки и блики-фонарики. В автомобилях используется цилиндрическая литиевая батарея диаметром 18 мм и высотой 65 мм. Тесла - первый человек, который съел крабов.

Директор по аккумуляторным технологиям Tesla Курт Келти однажды сказал: Tesla также попробовала более 300 видов аккумуляторов на рынке, включая пластинчатые и квадратные, и, наконец, выбрала аккумулятор 18650 от Panasonic. С одной стороны, 18650 имеет более высокую плотность энергии. А стабильность и последовательность лучше. С другой стороны, 18650 может эффективно снизить стоимость аккумуляторной системы. Более того, хотя размер каждого аккумуляторного блока невелик, энергией каждого блока можно управлять в небольшом диапазоне, а зону неисправности можно уменьшить, даже если блок аккумуляторного блока выходит из строя из-за использования крупногабаритного блока. аккумуляторный блок. Кроме того, каждый год в мире производятся миллиарды аккумуляторных элементов 18650, и уровень безопасности постоянно повышается.

На официальном сайте Panasonic указано, что модель литиевого аккумулятора NCR18650 является аккумулятором модели с высоким энергопотреблением (High Capacity), номинальное напряжение аккумулятора составляет 3,6 В, номинальная минимальная емкость составляет 2750 мАч, а вес - 45,5 грамма. Кроме того, 18650, используемый на Tesla ModelS второго поколения, на 30% более энергоэффективен, чем предыдущий родстер.

По словам технического директора Tesla JBStraubel: с момента перехода от Roadster к ModelS в течение четырех лет количество компонентов аккумулятора упало примерно на 44%, и оно будет продолжать снижаться. Matsushita инвестировал 30 миллионов долларов в Tesla в 2010 году и стал одним из ее акционеров. А в 2011 году будет достигнуто стратегическое соглашение, в соответствии с которым Tesla будет нести ответственность за поставку аккумуляторов для всех автомобилей в следующие пять лет. Согласно текущему прогнозу Tesla на уровне 20 000 единиц в год, Panasonic 18650 будет собираться более чем на 80 000 моделей.

Волшебная реорганизация литиевой батареи 6831

18650 имеет угрозу безопасности. Это неоспоримый факт. Как Тесла «это понимает»? Секретное оружие - в системе управления батареями. Решение состоит в том, чтобы объединить комплектные батареи Panasonic 18650 на 6831 ампер-час, примерно 20 и 8 часов последовательно и параллельно.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальтоксидных батарей?

Система питания электрического спортивного автомобиля Tesla Roadster

Для управления электромобилем требуется большое количество аккумуляторов 18650. Аккумуляторная система TeslaRoadster содержит 6831 маленькую батарею, а TeslaModelS развивает скорость до 8000 узлов. Особенно важно расположить и собрать такое большое количество маленьких батарей.

На этот раз пригодился Марк Тарпеннинг, один из основателей Tesla. Он был экспертом в этой области и успешно продал компанию. Он переместил поле управления сетью на модель из сотен тысяч серверов и перешел в поле управления системой аккумуляторных батарей Tesla. Через год DOE (план эксперимента, план эксперимента) он успешно контролировал эту секцию 6831 с иерархическим управлением. Маленькая батарея и напряжение и температура:

69 батарей 18650 упакованы параллельно в один батарейный блок;

99 батарейных блоков соединены последовательно, образуя одну батарею;

11 аккумуляторных листов образуют аккумуляторную батарею на общую сумму 6831 узел.

Только этих уровней недостаточно. На каждом уровне мы должны следить за ними. Таким образом, у них есть предохранители на каждом батарейном блоке, каждом батарейном блоке и каждой батарее. Как только аккумулятор перегреется или ток будет слишком высоким, он немедленно расплавит предохранитель и отключит выход.

Одного предохранителя недостаточно, поэтому:

BMB (Battery Monitor board) - это плата мониторинга батареи на каждой ячейке для контроля напряжения, температуры и выходного напряжения каждой ячейки.

На всем аккумуляторном блоке предусмотрен BSM (Battery System Monitor) для наблюдения за рабочей средой всего аккумуляторного блока, включая ток, напряжение, температуру, влажность, подшипник, дым и т. Д. Аккумуляторного блока.

На уровне транспортного средства для мониторинга BSM предоставляется VSM (Vehicle System Monitor).

Такая система управления аккумулятором стала основной технологией Tesla. Когда Tesla только что анонсировала дорогостоящую систему (по слухам, более 20 000 долларов США), многие люди в отрасли единодушно спели ее, думая, что будет установлено 7000 батарей. Смешное поведение в машине. Но факты вызвали у них резкий отклик. Загорелся Chevrolet Volt, а у модели FiskerKarma за год произошло три случая самовозгорания. Напротив, ни у Roadster, ни у TeslaModelS от Telsa никогда не было случая самовозгорания.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальтоксидных батарей?

Дизайн панелей и рам TeslaModelS

Tesla сотрудничает с Toyota, Daimler и другими производителями в области электромобилей, включая питание от аккумуляторов для смарт-моделей, Mercedes-Benz A-класса, Mercedes-Benz B-класса и других электрических моделей. Электромобиль Toyota RAV4 снабжен аккумуляторными батареями и моторами. В настоящее время Daimler принадлежит 4,3% акций Tesla, а Toyota также принадлежит 2,9% акций Tesla. Однако из-за короткого периода времени и небольшого количества продуктов, которые Tesla официально выпустила на рынок, теоретически совершенная аккумуляторная система Tesla должна и дальше подвергаться практическим испытаниям.