Esta es la arquitectura de la batería del Tesla Model 3

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Pack baterias Model 3 Pack baterias Model 3

Con un precio de venta de 35.000 dólares, el Model 3 de Tesla cuesta la mitad que los buques insignia del fabricante de vehículos eléctricos, el Model S y el Model X.

Para lograr este precio más asequible, Tesla ha tenido que diseñar una plataforma completamente nueva y una novedosa arquitectura para el pack de baterías, que Electrek nos ha mostrado en exclusiva.

El principal cambio es un nuevo formato de las celdas de la batería. Éstas son de un tamaño diferente a las del Model S y el Model X, que utilizan celdas conocidas como “18 650” (18 mm de diámetro y 65 mm de largo), mientras que el Model 3 tiene celdas más grandes llamadas “21 70″ (21 mm de diámetro Y 70mm de largo)”. Dicho mayor tamaño de celda permite a Tesla optimizar la densidad de energía volumétrica.

La batería estándar de 50 kWh del Model 3 está compuesta por 2.976 celdas, dispuestas en bloques de 31 celdas. Los bloques entran en 4 módulos separados (2 módulos de 23 bloques y 2 módulos de 25 bloques). Este nuevo paquete de baterías se fabricará en la Gigafactoría y entrará en producción a finales de este año.

En la actualidad, Tesla está produciendo una batería de 74 kWh, que consta de 4416 celdas en grupos de 46 celdas por bloque y la misma distribución de bloques en los 4 módulos. A continuación se muestra un diagrama de la distribución de las celdas en un pack de baterías del Model 3:

Pack baterias Model 3

La gran diferencia respecto a la arquitectura de las baterías de Tesla para el Model S y el Model X es que éstas cuentan con más módulos por pack. El nuevo pack de 100 kWh que Tesla ofrece para el Model S y Model X, tiene 16 módulos con 516 celdas, teniendo un total de 8.256 celdas. En este enlace se puede ver el pack desmontado y el nuevo sistema de refrigeración que usa.

Vistos los dos packs de baterías desmontados, vemos que el tamaño y la disposición de las celdas en el interior de la batería son las principales diferencias.

También hay otras sutiles diferencias que nos indican qué depara el futuro de Tesla. Por ejemplo, el diseño del Model 3 dificulta la tarea de intercambiar la batería, cosa que no sucede en los Model S y Model X. Con ello, quizá se pretenda poner fin a la idea de la estación de intercambio de baterías que se presentó en el pasado.

Otro punto a destacar es que el pack de batería del Model 3 no tiene conector de alta tensión adicional al puerto de carga, lo que descarta la idea de poder recargar de forma autónoma desde los bajos del vehículo, tal y como Tesla patentó. (LINK).

Tesla ha diseñado el pack de baterías del Model 3 incluyendo el cargador, los contactores de carga rápida y el convertidor DC-DC en un mismo conjunto y teniendo en cuenta la versión Dual Drive de tracción total.

Tesla también ha implantado en el pack de baterías mejoras ingeniosas para ahorrar peso y costes. Por ejemplo, han eliminado el calentador externo del pack de batería y sustituye su función el calor proporcionado por el tren motriz. Las celdas de la batería necesitan funcionar a una determinada temperatura media para mantener su funcionamiento óptimo, lo que significa que necesitan ser enfriadas y calentadas según las condiciones de temperatura exterior.

Normalmente, el calor residual de los motores eléctricos se puede utilizar para tal fin cuando el coche se mueve, pero Tesla ha logrado diseñar un controlador térmico para el pack del Model 3 que también puede usar el calor del tren motriz cuando el vehículo está estacionado.

Cuando éste está parado y cargando, el software de Tesla puede enviar una petición al inversor del grupo moto-propulsor para enviar una corriente determinada al motor y producir suficiente calor, según lo que requieran las celdas de la batería. Es decir, Tesla sustituye el calentador externo del pack de baterías por un software que se encarga de dicha tarea.

Por último, os dejamos una imagen donde están los principales componentes:

Pack baterias Model 3

1.Conector del puerto de carga

2. Conjunto de contactor de carga rápida

3. Línea de refrigerante a PCS

4. PCS-Sistema de conversión de energía

5. HVC – Controlador de alto voltaje

6. Conector de baja tensión a HVC desde el vehículo

7. Salida 12V desde PCS

8. Positivo Interruptor de alimentación HV

9. Línea de refrigerante a PCS

10. Conector HV para el calentador de cabina y el compresor

11. Calefactor de cabina, compresor y fusible de salida PCS DC

12. Conector HV a la unidad de tracción trasera

13. Fusible pyro HV

14. Sensor de temperatura

15. Conector HV a la unidad de accionamiento delantera

16. Interruptor de alimentación HV negativo

17. Conector para carga de CA de 3 fases.

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Fuente | Electrek

 


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Energias renovables

22 Comment responses

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    August 30, 2017

    Lo del controlador termico me ha dejado loco. Está claro que estos tios van a saco aprovechando todo lo que pillen para reducir materiales, costes y sacar partido a todo lo aprovechable.

    Se va a cambiar el dicho que de un cerdo se aprovecha todo, para decir que de un Tesla se aprovecha todo.

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      August 30, 2017

      Eso supone más despilfarro de energía (es evidente que no es igual de eficiente un sistema de calefacción diseñado para eso, que el consumo de energía por parte del motor, para que la resistencia del mismo caliente la batería).
      Pero supone un ahorro de costes (no sé si muy significativo, ya que con eso te ahorras un conector y unas resistencias).

      Por lo demás, yo veo actuaciones que van a favor de reducir el coste, pero en contra del usuario.

      Se complica el cambio de baterías. Será imposible usar estaciones de intercambio, y en caso de tener que sustituir módulos deteriorados, será más caro (más mano de obra).

      No se prevé carga inalámbrica (realmente, hasta dentro de al menos 5 años, no empezará a implantarse, los que compren coche ahora no los podrán aprovechar, estará “desfasado” en este sentido).

      Pero la realidad es la que es… con este coche pierden dinero. Tienen que recortar de cualquier sitio para intentar reducir costes al máximo.

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        August 30, 2017

        energético:
        “…Pero la realidad es la que es… con este coche pierden dinero…”

        Si tu lo dices.

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        August 30, 2017

        Si no ganaran dinero podrian venderlo algo más caro y seguirian vendiendolo… en España se venderia menos… pero no creo que le importemos mucho dado que tienen vendido lo que no son capaces de producir en uno año… por otra parte, todo lo que sea optimizar los elementos que ya tiene el coche, me parece interesante… aunque tambien debo decir que no soy un gran entendido en la materia…

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        August 30, 2017

        No tiene porque ser más ineficiente el no tener un calentador ex profeso para la batería, quizás lo que puedas perder para calentar la batería inicialmente, lo recuperes al reducir el peso del conjunto durante un trayecto largo, porque cuanto menos pese el coche, menos consume, por lo que reemplazar la funcionalidad de elementos prescindibles usando otros imprescindibles, aunque a priori pueda parecer ineficiente, a la larga te puede resultar beneficioso al compensarlo por menor coste y menor peso (y por lo tanto más autonomía).

        Está claro que estos de Tesla no dan puntada sin hilo …

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        August 30, 2017

        Utilizar el motor como fuente de calor para calentar la batería en climas frios y en parada no me parece mala idea. Solo un pequeño porcentaje de los usuarios y durante un pequeño porcentaje del tiempo van a necesitar calefactar las baterías en parada, pero la resistencia la tendrían que llevar a rastras todos los usuarios todo el tiempo. Estoy seguro que a nivel global se ha ganado eficiencia, además de reducir complejidad mecánica y piezas.
        Están simplificando el vehículo, eliminando piezas, circuitos, botones, palancas, y todo ello reduce costes y averías. En 3 o 4 años las baterías habrás bajado de precio lo suficiente para que los eléctricos sean más baratos que los térmicos gracias a esas mejoras que permiten eliminar piezas.
        Por otro lado me gustaría que algunos se aclarasen. O bien Tesla cobra un sobre precio del 40% en sus coches, o bien pierde dinero con cada venta.

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        August 30, 2017

        En todo caso, como mucho, perderían dinero con la versión pelada de 35.000$, y esta será la versión menos vendida casi seguro.

        A poco que le añadas más batería o algún extra de los principales ya se habrán encargado de “ajustar” los precios para que ya no pierdan dinero y ganen.

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        August 30, 2017

        Con el modelo 3 pierden dinero. Claramente tras vender las 500.000 reservas Tesla habrá adquirido unas deudas infinitas. Musk se suicidará y el mundo volverá corriendo a los diesel.
        Luego suena el despertador y vuelves a leer una noticia que no te gusta nada sobre la implantación de los VE

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          August 30, 2017

          jajajjajaja y justo en ese momento VW se alza con el control mundial xDDD

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    August 30, 2017

    Una auténtica barbaridad de batería y componentes. Para los que trabajamos con baterías de tracción ésta es sin duda la Joya de la Corona de las baterías. Cuento las horas (o años) para pillar una de estas..!

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    August 30, 2017

    Algún especialista que nos ilustre sobre su opinión al respecto. A mi me suena a “chino” casi todo.

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      August 30, 2017

      Resumen: Tesla es la p0**a, y lo dice uno al que le encantan las exprimidoras de zumo de dinosaurios… Pero es una pasada lo qur han conseguido los electricos y lo qur aun vamos a aprender de ellos. Me alegro realmente, eso que soy un loco de los gasolina su olor y sonido 🙁

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    August 30, 2017

    Toda la electrónica de potencia se ha centralizado en un módulo que va encima de la parte de atrás de la batería, como una joroba, (la última imagen coloreada), justo debajo del asiento trasero, y muy cerca del motor trasero.
    El diseño es para para simplificar y abaratar costes y reparaciones futuras.
    Se ha eliminado un calentador para la batería, y se ha aprovechado el calor residual del motor. Es menos eficiente, sí, pero mas barato, menos averías, y mas simple. Para los que vivimos en el sur no vamos a notar absolutamente nada, los de Noruega para arriba, quizás una menor autonomía..

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      August 30, 2017

      Puede que noten menos autonomía aquellos que, en Noruega, dejen el coche aparcado a la intemperie sin enchufar en invierno, cosa que no hacen ni con los térmicos que acostumbran a enchufar para mantenerlos calefactados y evitar que se congelen. Realmente la calefacción de la batería creo que se da solo en muy contadas ocasiones, y con los datos que han recogido con los muchos Tesla que han vendido hasta ahora en Noruega, seguro que lo han estudiado.

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      August 30, 2017

      Un calentador es una máquina térmica perfecta, es decir, transforma el 100% de la energía de entrada en calor, que es su función, así que, a priori, no tiene por qué ser más ineficiente calentar con el motor que con un calentador. La pérdida de eficiencia podría venir por otra parte, por ejemplo, el calor que se escape al exterior a través de las conducciones del líquido calefactor por no estar el elemento calefactor totalmente pegado a la batería.

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        August 30, 2017

        Cierto, pero como bien dices, la conversión de energía en calor es 100% eficiente, pero seguro que mover ese calor desde el motor (que tiene otra función) hasta las baterías es un proceso menos eficiente que generar el calor dentro de la propia batería con una resistencia.

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          August 30, 2017

          Claramente no todo el calor producido en el motor llegará a su destino. Pero por otra parte des calor “gratuito”. No se usa energía en producirlo de ahí el interés en usarlo.

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    August 30, 2017

    Lo q seguimos sin saber es la densidad energética de las 2170.

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    August 30, 2017

    Gracias Otto por tu gran explicación de 10.

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    August 30, 2017

    En el artículo se habla de 50 y 74 kwh. Entiendo que son útiles, porque había leído por ahí que la grande era de 80 (75 útiles).
    Otra cosa, las “pilas” 2170 son ya NCM, ¿no? ¿O siguen siendo NCA como las 18650?

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  8. Avatar
    August 30, 2017

    En un foro Estadounidense estaban hablando de unos 72 gramos por celda y una energia especifica de unos 240wh/kg. Yo estos datos los cojo con pinzas hasta que no haya algo más tangible pero haciendo numeros con lo aquí expuesto sale una energía especifica de 16,80wh por celda y unos 235wh/kg. Si se confirman estas cifras una auténtica decepción se mire por donde se mire. Tendremos que esperar al 1 de septiembre a ver que publica la empresa Solid Energy en su pagina con sus nuevas celdas de 400wh/kg-1200wh/l.

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      August 31, 2017

      No tiene mucho sentido q tengan más densidad q las 18650, porque de ser así las montarían en gamas superiores para tener más autonomía o menor peso. Además, encaja con la maniobra de abaratar costes. Con menor número de “pilas” obtienes la misma capacidad, luego aunque la cantidad de material a utilizar sea el mismo, el número q hay q fabricar disminuye.

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