Meiri afkastageta, meira afl, minni stærð, léttari, auðveldari fjöldaframleiðsla og notkun ódýrari íhluta eru áskoranir við hönnun rafgeyma fyrir rafbíla. Með öðrum orðum, það snýst um kostnað og afköst. Hugsaðu um það sem jafnvægisverk þar sem kílóvattstundin (kWst) sem náðst þarf að veita hámarks drægni, en með sanngjörnum kostnaði við framleiðslu. Fyrir vikið muntu oft sjá rafhlöðupakka lýsingar með framleiðslukostnaði þeirra, ásamt tölum, á bilinu $240 til $280/kWh til dæmis við framleiðslu.
Ó, og við skulum ekki gleyma örygginu. Mundu Samsung Galaxy Note 7 misskilninginn fyrir nokkrum árum, og rafhlöðu rafhlöðu sem samsvarar eldsvoða í ökutækjum og samsvarandi bráðnun í Chernobyl. Í keðjuverkunarhamfara atburðarás, bil og hitastýringu milli frumna í rafhlöðu pakka til að koma í veg fyrir að ein klefi kveiki í annarri, annarri o.s.frv., eykur flókið þróun rafhlöðu rafgeyma. Þar á meðal eru jafnvel Tesla í vandræðum.
Þó rafhlöðupakkinn samanstendur af þremur meginhlutum: rafhlöðurafrumum, rafhlöðustjórnunarkerfi og einhvers konar kassa eða ílát sem heldur þeim saman, í bili munum við bara skoða rafhlöður og hvernig þær hafa þróast með Tesla, en samt vandamál fyrir Toyota.
Sívala 18650 rafhlaðan er litíumjónarafhlaða með 18 mm í þvermál, 65 mm að lengd og um það bil 47 grömm að þyngd. Við 3,7 volta nafnspennu getur hver rafhlaða hlaðið allt að 4,2 volt og tæmd eins lágt sem 2,5 volt, geymir allt að 3500 mAh á hverja frumu.
Líkt og rafgreiningarþéttar samanstanda rafgeymir Tesla úr löngum blöðum af rafskauti og bakskauti, aðskilin með hleðslueinangrandi efni, rúllað upp og þétt pakkað í strokka til að spara pláss og geyma eins mikla orku og mögulegt er. Þessar bakskaut (neikvætt hlaðin) og rafskautsblöð (jákvætt hlaðin) hafa hvert um sig flipa til að tengja svipaðar hleðslur á milli frumanna, sem leiðir af sér öfluga rafhlöðu - þau bæta upp í eina, ef þú vilt.
Rétt eins og þétti eykur það rýmd sína með því að minnka bilið á milli rafskauts- og bakskautsplata, breyta rafskautinu (ofangreind einangrunarefni á milli blaðanna) í það sem hefur meiri leyfisgetu og aukið flatarmál rafskautsins og bakskautsins. Næsta skref í Tesla EV rafhlöðunni er 2170, sem er með aðeins stærri strokk en 18650, sem er 21mm x 70mm og vegur um 68 grömm. Við 3,7 volta nafnspennu getur hver rafhlaða hlaðið allt að 4,2 volt og afhleðsla allt að 2,5 volt, geymir allt að 4800 mAh á hverja frumu.
Það er hins vegar skipting sem snýst að mestu um viðnám og hita á móti því að þurfa aðeins stærri krukku. Þegar um 2170 er að ræða leiðir aukningin á rafskauts-/bakskautsplötustærð í lengri hleðsluleið, sem þýðir meiri viðnám, þannig meira orka sem sleppur úr rafhlöðunni sem hiti og truflar hraðhleðsluþörfina.
Til að búa til næstu kynslóð rafhlöðu með meira afli (en án aukinnar viðnáms) hönnuðu Tesla verkfræðingar verulega stærri rafhlöðu með svokallaðri „töfluhönnun“ sem styttir rafleiðina og dregur þannig úr hitamagninu sem myndast við viðnámið. Mikið af þessu má rekja til þess hverjir kunna að vera bestu rafhlöðufræðingar í heimi.
4680 rafhlaðan er hönnuð í flísalögðu helixformi fyrir einfaldari framleiðslu, með pakkningastærð 46 mm í þvermál og 80 mm að lengd.Hins vegar er hver klefi metinn á um 9000 mAh, sem er það sem gerir nýju Tesla flatskjárafhlöðurnar svo góðar. Einnig er hleðsluhraði hennar enn góður fyrir hraða eftirspurn.
Þó að auka stærð hverrar frumu í stað þess að minnka kann að virðast ganga gegn hönnunarkröfum rafhlöðunnar, þá leiddu endurbætur á aflgetu og hitastýringu 4680 samanborið við 18650 og 2170 til verulega færri fruma samanborið við notkun 18650 og 2170 rafhlöðunnar. -knúnar fyrri Tesla gerðir hafa meira afl á hvern rafhlöðupakka af sömu stærð.
Frá tölulegu sjónarmiði þýðir þetta að aðeins þarf um 960 "4680" frumur til að fylla sama pláss og 4.416 "2170" frumur, en með viðbótarávinningi eins og lægri framleiðslukostnaði á kWst og notkun 4680 Rafhlöðupakkinn eykur aflið verulega.
Eins og fram hefur komið er gert ráð fyrir að 4680 muni bjóða upp á 5 sinnum meiri orkugeymslu og 6 sinnum afl miðað við 2170 rafhlöðuna, sem þýðir væntanlega akstursaukningu úr 82 kWh í 95 kWh í nýrri Teslas. Mílufjöldi eykst um allt að 16%.
Mundu að þetta er bara grunnatriði Tesla rafhlöðunnar, það er meira á bakvið tæknina. En þetta er góð byrjun fyrir framtíðargrein, þar sem við munum læra hvernig á að stjórna rafhlöðunotkun rafhlöðunnar, auk þess að stjórna öryggismálum í kringum okkur. hitamyndun, orkutap og... auðvitað... hættan á að rafhlaða rafgeyma kvikni.
Ef þér líkar við All-Things-Tesla, þá er tækifærið þitt til að kaupa Hot Wheels RC útgáfu af Tesla Cybertruck.
Timothy Boyer er blaðamaður Tesla og rafbíla fyrir Torque News í Cincinnati. Hann hefur reynslu af snemma endurgerð bíla, hann endurheimtir reglulega eldri farartæki og breytir vélum til að bæta afköst. Fylgdu Tim á Twitter @TimBoyerWrites fyrir daglegar Tesla- og rafbílafréttir.
Birtingartími: 21-2-2022