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放射線科医・MRI専門家の高原太郎個人ブログ

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[技術情報] テスラ P100Dのバッテリーモジュールの改良点

   

テスラは最近、モデルSとモデルXに、P100Dという車種を追加しました。この新しいバッテリーパックは、従来で最も大きな容量(85kWhもしくは90kWh)をさらに大きく、100kWhにしたものです。

90kWhでもぎっしり電池が詰まっていましたから、そのモジュールの内容(電池を冷やすシステムや、電池が何個入っているのか)などについて様々な憶測がなされていましたが、最近写真付きで英語の解説がアップされました。日本語でポイントを概説します。

元記事(英語):Pics and Info: Inside the Tesla 100kWh Battery Pack
ごの記事の存在をご教示いただきましたテスラオーナーの安東さん、ありがとうございました!

バッテリーパック

  • これまで 74セル並列 × 6グループ × 16モジュール (全部で7104個の電池)だったものが
  • 今回は    86セル並列 × 6グループ × 16モジュール (全部で8256個の電池)になりました。
  • つまり16%容量が増えています。

実測バッテリー容量

  • 実測で98.4kWh+通常は使用しない4kWh=102.4kWhで、「100」という名称の名に恥じない容量がある。
  • (従来の85は、(たとえばコンピュータのディスク容量と同じくすこし欠けていて)82kWh程度だったと言われている)

使用電池

  • これまでと同じ、18650電池(18mm × 65.0mm)を使用している。
  • テスラが次世代のモデル3に使用する予定の電池ではない。
    =2170電池。なぜか「21700」とは呼称していないようです(大きさは21x70mm)。

使用電圧

  • 変わらず6セルタイプで電圧は変わっていない

最大電流

  • 従来最高だったP85D/P90D(の Ludicrous Mode)における1520Aを上回り、
  • 1760A となった。これは並列セル数が 74→86になった倍率と同じ増え方である。
    (1520 x 86 ÷ 74 ≒ 1760)

注)EVのバッテリー容量と、エンジン車のガソリンタンク容量

バッテリー容量と燃料タンク容量は同じようなものだと想像されがちですが、実はかなり違います。

航続可能距離を決定するという意味では同じなのですが、EVのバッテリーが大きいことは、 (1)より速く充電できる (2)より速く加速できる、という2つの利点も併せ持ちます。

(1) に関しては、バッテリーを充電する時、充電率が100%に近くなるほど充電速度が遅くなるからです。たとえば30kWhの電池で27kWhまで充電したら、充電率は90%に達しますから、その後は長い充電時間がかかります。一方100kWHの電池で27kWhのときは、充電率は27%でしかありませんから、まだまだ最大速度で充電されます。同じ状態でCHAdeMOで充電する時、後者のほうがうんとはやく充電できます。下の図は、テスラモデルS(P85+) で充電しているときの 航続距離 Km(=充電量)vs 充電電流 アンペア の関係です。充電率が上がるほど、充電速度が遅くなっていますね。
スクリーンショット 2017-01-25 23.08.23

(2)に関しては、電池が大きいと、流せる瞬間電流も一般に大きくなるからです。今回は、従来の最高であった1520Aが、16%増しの1760Aになっています。モーターに流す電流が増えるので、速く加速することになります。現状のテスラ車の場合、モーターの最大能力は「過剰」な水準であり、加速力は流せる電流の大きさによって決まっています。

ヒューズ

  • これは、従来と同じような形状だが、「DISCONNECT,PYROTECHNIC,HYBRID,100kWh」という注釈がなされている。
  • おそらく、従来よりも高い電流まで流すことができるヒュースが使用されている。
  • (注)つい最近まで1500Aもの電流を流し続けられるヒューズは存在せず、流すと溶けてしまっていた。テスラはLudicrous Modeを開発した際に、特殊合金から成る新しい耐熱ヒューズを開発したが、今回はさらにそれを改善して、大電流を流せるようにしたものと思われる。

クーリングシステム(冷却システム)

  • エクストラな(外部に追加する)クーリングシステムではなく、内部構造を改善してクーリング性能を高めている(two shorter and thinner cooling loops per module)。
  • 従来よりも短い回路になった。一つの回路でより少ない電池を冷やしている(ので効率が良いはず)。

従来車種との互換性

  • 今回のバッテリーパックでは、同一の高電圧端子、同一の低電圧端子、および同一の冷却端子を持っているが、新しいリングが高電圧端子周囲に装着されている。
  • しかしこれはすでに独立した部品としても存在しているので、旧車種にも接続できると考えられる。

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