- Компоновка батарей машин Тесла
- Устройство батареи для автомобиля Тесла
- Принцип работы батареи Тесла и ее недостатки
Компанией Tesla Motors разработан ряд серийно выпускаемых электромобилей. Все модели автомобилей Тесла обладают уникальными характеристиками, что позволяет им со временем претендовать на массовое распространение. Дело за малым – сделать цены более доступными для широкого круга покупателей. Аккумулятор для автомобиля Тесла – высокотехнологичное изделие, которое при правильном обслуживании прослужит не один год.
Компоновка батарей машин Тесла
В новых моделях конструкторы отказались от традиционной компоновки батареи в виде «коробки», которая размещается в задней части салона. Такое решение ранее применялось в спорткаре Tesla Roadster. У модели Tesla S, который по праву можно назвать флагманом компании, аккумулятор расположен под днищем автомобиля. Это позволило опустить центр тяжести и, соответственно, сделать транспортное средство более устойчивым и хорошо управляемым. Батарея крепится к кузову посредством специальных кронштейнов. Однако это немного усложняет обслуживание такого компонента: даже для визуальной диагностики ее состояния потребуется смотровая яма.
Производством этих компонентов занимается компания Panasonic. Стоимость нового аккумулятора стартует с отметки 45 тыс. долларов США.
Смотрите видео о том, что внутри батареи Тесла.
Устройство батареи для автомобиля Тесла
Аккумуляторная батарея состоит из 16 крупных блоков, которые соединяются параллельно в единую цепь. От внешней среды они надежно огорожены прочными пластинами из металла. Это страхует компонент от неприятных неожиданностей во время движения транспорта, однако несколько затрудняет разборку аккумулятора. Блоки питания дополнительно защищены пластиковым кожухом, что исключает попадание влаги и вероятность короткого замыкания.
Каждый из 16 блоков состоит из 6 отсеков, в которых содержится по 74 цилиндрических литий-ионных капсулы, соответствующих по типоразмеру батарейкам АА. Упакованы они вертикально. Как известно, во время зарядки аккумуляторы нагреваются и расширяются. Цилиндрическая форма элементов питания гарантирует отсутствие деформаций во время зарядки, как это иногда наблюдается при использовании блоков элементов питания прямоугольной формы. Зазоры между цилиндрическими элементами питания используются для дополнительной вентиляции. Благодаря наличию нескольких функциональных блоков батарея продолжить работать, даже если один из них выйдет из строя. Для сравнения: при последовательном подключении, которое используется в батареях электромобилей Volta при поломке одного отсека узел полностью выходит из строя. Электрическую схему и принцип работы батареи компания-производитель держит в строжайшем секрете, и вряд ли предприимчивым китайцам удастся так просто скопировать этот агрегат и запустить ее в массовое производство по более демократичной цене.
Каждая капсула обладает номинальным вольтажом 3,6 В. В самых мощных модификациях аккумуляторов количество ячеек достигает 7 104. Емкость батареи автомобиля Тесла 85 кВТ/ч, что позволяет преодолеть до 400 км без перезарядки. Это – рекорд среди массовых электромобилей, доступных на рынке. Вес аккумулятора автомобиля Тесла 540 кг. Его габариты:
- длина – 210 см;
- ширина – 150 см;
- толщина – 15 см.
Принцип работы батареи Тесла и ее недостатки
Для зарядки автомобиля Тесла используется специальное устройство, и просто от розетки зарядить его не получится. В домашних условиях можно использовать зарядное устройство Mobile Connector, но придется переоборудовать домашнюю электросеть. Время полной зарядки батареи достигает 29 часов. С помощью High Power Wall Connector зарядить батарею можно за 9 часов.
Читайте об эксплуатации автомобиля зимой.
А также о том, как зарядить новый аккумулятор автомобиля.
В качестве катода в элементах питания использован графит, в качестве анода сплав NCA, в состав которого входят:
- кобальт;
- никель;
- оксид алюминия.
Катод и анод разделены пористым сепаратором, который пропитан электролитом. Для сброса внутреннего давления, которое может быть спровоцировано неправильной эксплуатацией или аварийной ситуацией, предусмотрен предохранительный клапан. В такой батарее заряд переносится за счет положительно зараженного иона лития, который способен встраиваться в кристаллическую решетку анода, образуя устойчивую химическую связь, обеспеченную процессом заряда аккумулятора. В процессе эксплуатации ионы лития имеют способность обратимо интеркалировать в катод на глубину до 50 нМ. Если сравнивать другие металлы с литием, можно сделать вывод, что ионы лития обладают наивысшим отрицательным потенциалом. Это позволяет достичь высокой емкости батареи при компактных габаритах.
К недостаткам этого типа аккумуляторов следует отнести:
- эффект памяти. Частое повторение циклов неполной зарядки и разрядки батареи, способствую развитию микроэффектов, которые имеют эффект накопления. Динамика захвата и освобождения ионов лития ухудшается, что в конечном итоге приводит к уменьшению емкости аккумулятора. Чтобы это предотвратить, батарею не следует полностью разряжать. Глубокая разрядка может полностью вывести батарею из строя;
- старение. Этому эффекту подвержены даже компоненты, которые не используются. В среднем, номинальная емкость батареи в среднем уменьшается на 4% в год. Соответственно, нет смысла покупать запасной аккумулятор или «экономить» его ресурс;
- снижение емкости при низких температурах. При падении температуры ниже нуля по Цельсию мощность литий-ионного аккумулятора снижается до 50%. Для решения этой проблемы используется внутренний подогрев батареи.
Несмотря на некоторые недостатки и специфические условия эксплуатации, автомобили Тесла, несомненно, являются представителями техники будущего. Ограниченность природных ресурсов и воздействие на экологию выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания поставили человечество перед необходимостью внедрения принципиально иного транспорта – электромобилей. Технические характеристики автомобилей Тесла позволяют им серьезно конкурировать на этом рынке.
Расскажите, хотели ли бы вы себе автомобиль, соответствующий третьему тысячелетию, в комментариях! А также смотрите видео о поездке на электроавтомобиле Tesla холодной зимой.
