Baterie z Tesla Model 3

[jose]

Koupil jsem 2 bateriové moduly z elektromobilu Tesla Model 3. Budu sem dávat poznatky z práce s nimi.

[jose]

Napřed uvedu základní údaje k těmto modulům. Plně nabitá baterie tohoto elektromobilu má přibližně 400 V a je rozdělena do čtyř sériově zapojených modulů, každý má přibližně 100 V.

Použité lithiové články mají rozměr 2170 (tedy průměr 21 mm a délku 70 mm) a kapacitu 5 Ah. V jednom bloku je spojeno 46 těchto článků paralelně, tedy celkem má jeden blok 230 Ah. Dva moduly mají zapojeno 23 těchto bloků sériově (23S) a dva moduly jich mají 25 (25S). Pokud budeme uvažovat napětí 3,7 V na článek (blok), pak kapacita menších modulů 23S je 19,6 kWh a kapacita větších 25S je 21,3 kWh.

Na fotce níže jsou vidět dva celé bloky oddělené od sousedních klikatou svislou čárou. U předchozích modelů S a X jsou články umístěné kladným pólem střídavě nahoru a dolů. U Modelu 3 použila Tesla kvůli zjednodušení výroby jiné rozložení, kdy všechny články míří stejným směrem. Propojení článků je tak provedeno pouze na jedné straně a propojení je zalito měkkou nevodivou polymerní hmotou. Ta však propojky zcela nezakrývá a na mnoha místech tak jsou články i propojky zřetelně vidět. Můžete si všimnout, že blok má v řadě 3 nebo 4 články a těchto řad je 14. Zapojení každé řady se střídá a buď jsou středy článků (+) propojeny nahoru a okraje (-) dolů, nebo naopak. Z článků tak vedou propojky na hřebenové sběrnice (svislá klikatá a vodorovná přímá čára), které je sériově propojují se sousedním blokem.

[jose]

Hřebenové sběrnice jsou vylisované z tenkého hliníkového plechu a pro každou řadu má sběrnice jiný tvar, což je vidět hlavně na těch klikatých částech. Na fotce stažené z Youtube (podobná baterie Modelu Y) je vidět částečně odstraněná krycí hmota. Kdybyste se nemohli dopočítat propojek, je to tím, že na střed článků (+) vede vždy jen jedna propojka, ale některé články mají zapojený okraj (-) na dvou protilehlých stranách. Svislá klikatá část je na některých místech hodně úzká, ale to nevadí, protože proud mezi bloky prochází hlavně přímými úseky a svislá část vyrovnává jen místa, kde jsou zapojeny 4 články v řadě.

Propojky mezi článkem a sběrnicí zároveň fungují jako pojistka, takže kdyby se nějaký článek odporoučel, jedna z jeho propojek se přetaví a celý blok může (s mírně nižší kapacitou) pracovat dál.

[Franta2776]

Dotaz pro bastlíře.
1)Dá se vadný článek vyjmout a nahradit novým???
2)To jsou baterie z bouračky nebo už nevyhovuje kapacita???

[jose]

To jde vidět na fotce výše. Zbytek rozvedu (zítra).

[Dagus]

Tohle vyrábí stroj? Přijde mi to hodně halabala

[Franta2776]

To jde vidět na fotce výše. Zbytek rozvedu (zítra).

Ještě poprosím o rozměr jednoho modulu.

[jose]

Baterie Modelu 3 je dělaná tak, aby dlouho vydržela, byla co nejlevnější, dala se vyrábět strojně a byla lehká. Takže na dotaz, zda se dá vadný článek vyjmout nahradit, musím odpovědět, že velmi nesnadno. Na fotce výše je vidět, co s baterkou udělali, aby články postupně od kraje odstranili. V Modelu S byla baterie rozdělena na 16 modulů, Model 3 má při podobné kapacitě 4 moduly, takže jsou mnohem větší, ale s opravou se nepočítá. Zřejmě to není za běžných podmínek potřeba, protože jsou spolehlivé. Každé dvě řady článků jsou proloženy zvlněným plochým chladicím potrubím a články jsou k němu přilepeny tvrdým polymerem. Tak je dosaženo tuhosti baterie a dobrého chlazení každého článku (to ve FVE neoceníme).

Ano, baterka pochází z bouračky, při které nebyla baterie mechanicky poškozena, ale zatekla do ní chladicí glykolová směs a zkratovala několik málo článků na okrajích (viz foto jednoho). Na fotce je vidět, že se propojka kladného pólu přetavila a ochránila tak další články, a také z článku přetlakovým ventilem vytekla část elektrolytu, takže se článek neroztrhl. Zápornou propojku jsem ohnul k sousednímu článku, který asi při manipulaci přišel o kladnou propojku, ale napětí na něm drží, zdá se.

Pokud se propojky zdají být udělané halabala, tak asi myslíš ty na modelu Y, kde dostaly zabrat při odstraňování krycí hmoty - bylo záměrem baterku rozebrat. Jinak mi přijdou úhledné - na mínusech jsou rovně, na plusech šikmo.

Moduly mají rozměr přibližně 190x33x8 cm a hmotnost kolem 100 kg. Celá čtyřmodulová baterie i s obalem má 480 kg.

[rva]

Zajímavé. To je do auta asi neopravitelné. Pro fotovoltaiku je asi možné místo těch vadných článků dát zhora paralelně jiné než se ty vadné snažit vykuchat. Nebo ne?

[Franta2776]

Baterie Modelu 3 je dělaná tak, aby dlouho vydržela, byla co nejlevnější, dala se vyrábět strojně a byla lehká. Takže na dotaz, zda se dá vadný článek vyjmout nahradit, musím odpovědět, že velmi nesnadno. Na fotce výše je vidět, co s baterkou udělali, aby články postupně od kraje odstranili. V Modelu S byla baterie rozdělena na 16 modulů, Model 3 má při podobné kapacitě 4 moduly, takže jsou mnohem větší, ale s opravou se nepočítá. Zřejmě to není za běžných podmínek potřeba, protože jsou spolehlivé. Každé dvě řady článků jsou proloženy zvlněným plochým chladicím potrubím a články jsou k němu přilepeny tvrdým polymerem. Tak je dosaženo tuhosti baterie a dobrého chlazení každého článku (to ve FVE neoceníme).

Ano, baterka pochází z bouračky, při které nebyla baterie mechanicky poškozena, ale zatekla do ní chladicí glykolová směs a zkratovala několik málo článků na okrajích (viz foto jednoho). Na fotce je vidět, že se propojka kladného pólu přetavila a ochránila tak další články, a také z článku přetlakovým ventilem vytekla část elektrolytu, takže se článek neroztrhl. Zápornou propojku jsem ohnul k sousednímu článku, který asi při manipulaci přišel o kladnou propojku, ale napětí na něm drží, zdá se.

Pokud se propojky zdají být udělané halabala, tak asi myslíš ty na modelu Y, kde dostaly zabrat při odstraňování krycí hmoty - bylo záměrem baterku rozebrat. Jinak mi přijdou úhledné - na mínusech jsou rovně, na plusech šikmo.

Moduly mají rozměr přibližně 190x33x8 cm a hmotnost kolem 100 kg. Celá čtyřmodulová baterie i s obalem má 480 kg.

Díky za vyčerpávající odpověď.

[jose]

Rádo se stalo, Franto. Stejně bych to sem napsal. Budu postupně přidávat.

[jose]

Pokud se mi to podaří, nahradím špatné články paralelním připojením dalších. Při koupi jsem naměřil na špatných blocích napětí 0,6; 0,58 a dokonce 0,17 V. Za tyto bloky jsem neplatil. Když jsem tyto bloky začal nabíjet, napětí na nich postupně rostlo a teď mají napětí 3,7 V a drží. Dost mě překvapilo, že po několika měsících kritického vybití toto zvládly. Ještě mě čeká zátěžový test abych zjistil, o kolik kapacity přišly.

Zmínil jsem se o hmotnosti bloku, která je kolem 100 kg. Manipulace tedy vyžaduje dvě zdatné osoby. Další překvapení nastalo, když z modulu začala téct chladicí kapalina. Původní majitel sice prý kapalinu z modulu vylil, ale přesto tam něco zůstalo, takže na to bych si příště dal pozor a při převozu otvory zazátkoval.

Záhy jsem zjistil, že kromě tří vadných bloků, které jsem postupně začal nabíjet, klesá napětí na dalším z bloků. Dva dny mi trvalo, než jsem zjistil, o co jde. Dosud jsem vám dával fotky „spodní“ strany modulů. Ano, ta část s tisíci propojek je v autě namontována směrem dolů a modul tak leží na postranních výstupcích. Na „horní“ straně je totiž vysokonapěťový konektor, BMS a ohebný plošný spoj, který měří napětí jednotlivých článků. A na ty je třeba dát pozor, když z ní uděláme dolní stranu.

[jose]

Níže na fotce je vidět propojky, které vedou mezi ohebným plošným spojem a hlavní deskou BMS. Dvě z nich se dotýkají a zkratují příslušný blok. Dá se to snadno vrátit, ale je to choulostivé místo, na které je třeba dbát při přenášení této stokilové cihly (i propojky na horní straně hrozí poškozením při manipulaci). Zároveň je to místo, kde se nejlépe dá měřit napětí na jednotlivých článcích multimetrem. Jde to i na horní straně s propojkami, ale ne tak snadno.

Pozor, mezi nejkrajnějšími ploškami je 100 V DC.

Zkratované propojky BMS

Taky jsem zmínil ohebný plošný spoj BMS. Ten je z velké části překryt žlutou lepicí páskou, ale při velké hmotnosti modulu se mi přesto stalo, že jsem jej poškrábal - zatím snad bez následků. Takže při manipulaci s modulem je třeba dát si pozor na tento ohebný plošný spoj, na BMS a jeho propojky, a také na hlavní pól baterie, který z ní trčí. Moduly mám zatím položené na trámech tak, aby neležely na BMS, která je na okraji modulu (viz úvodní foto).

Poškrábaný ohebný plošný spoj BMS