¿Por qué las baterías grandes (como la de Tesla) no se pueden cargar en paralelo?

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Tesla tiene muchos paquetes de baterías individuales pequeños. ¿Por qué no se puede tomar la salida del tomacorriente de pared y distribuirla en cada paquete individual para que se cargue de manera independiente y, por lo tanto, más rápida, ya que muchos paquetes se cargarán en paralelo?

¿La carga no tardaría minutos en lugar de horas?

    
pregunta NinjaStars

2 respuestas

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El comentario de @ supercat no solo es correcto acerca del límite del cable de carga, sino que cada celda individual limita la velocidad de carga. La velocidad del "supercargador" es de 40 minutos a 80% ( 145kW! ). Lo que es tan rápido como es posible cargar una sola celda 18650 sin que se sobrecaliente.

Los límites dentro de una celda se deben a la resistencia interna (que causa el autocalentamiento) y la velocidad de difusión a través del electrolito. La mayoría de las investigaciones sobre celdas de carga rápida se centran en la construcción de electrodos con una superficie extremadamente grande "fractal" pero también con una durabilidad aceptable.

    
respondido por el pjc50
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De la página de Wiki de Tesla:

  

El Supercharger es una estación patentada de carga rápida de CC que proporciona hasta 135 kW de potencia, por lo que los vehículos 85 kWh tienen un alcance adicional de 180 mi (290 km) en unos 15–30 minutos .

  •   Los modelos

    D100 con 100kWh tomarán más tiempo.

  •   

    Los 60 kWh más antiguos (D60 con) pueden tener una tarifa de carga reducida.

  

En el corredor de la costa oeste, el acceso a la red de los Superchargers está asistido por un sistema de cochera solar (que incluye una batería de unos pocos cientos de kWh) provisto por SolarCity. Eventualmente, todas las estaciones de Tesla serán asistidas por energía solar.

La limitación es tanto la capacidad de calor de la batería como la capacidad de energía de la red cerca de una estación de Supercharger por ahora. El cargador de 11kW incorporado requiere un servicio monofásico de 40A. Esto es solo el 8% de una estación de Supercharger. Más adelante abordaré los parámetros que determinan los motivos de las celdas combinadas de alta calidad que pueden admitir esto.

Electric motor  Front and rear motor combined output up to ;
                762 bhp (568 kW), 687 ft·lb (931 N·m), 
3-phase AC induction motor
Transmission    1-speed fixed gear (9.73:1)
Battery 60, 70, 75, 85, 90 or 100 kWh lithium ion
Electric range  
70 kWh (250 MJ)
240 mi (390 km) (EPA)
85 kWh (310 MJ)
265 mi (426 km) (EPA)
310 mi (500 km) (NEDC)
Plug-in charging    
11 kW 85–265 V onboard charger for 1ϕ 40 A or 3ϕ 16 A[5] on IEC Type 2 inlet
Optional Dual Charger for 22 kW for 1ϕ 80 A or 3ϕ 32 A[5]
Supercharger for 120 kW DC offboard charging,
  adapters for domestic AC sockets (110–240 V)

Parafraseando Puede cargar en paralelo si (si y solo si) el ESR coincide, por lo que la disipación de potencia \ $ I ^ 2 * ESR = P_D \ $ veces la resistencia térmica \ $ Rja * P_D \ $ de cada celda no causa fuga térmica.

  • Thermal Runaway es una condición en la que el bucle térmico gana > 0. Aquí es donde la pérdida de calor hace que el coeficiente de temperatura NTC de Vbat y ESR provoque que una sola celda consuma más corriente, mientras que el coeficiente de temperatura positivo es el aumento de la temperatura de la celda que es más alta que la temperatura de la caja, que es más alta que la temperatura ambiente. Células y luego el ambiente fuera del módulo.

  • Los paquetes de Tesla2 ahora tienen cables microfundos incrustados en cada ánodo de celda y cátodo para su seguridad.

La conductancia térmica es un atributo importante del módulo, así como una conductancia eléctrica de la celda de baja coincidencia de < < 1% (o ESR baja, que está directamente relacionada con el alto Ah y el estado de carga (SoC)

  • El% de desajuste permitido es inversamente proporcional a la relación entre la carga o la corriente de descarga y la corriente máxima nominal.
  • Por lo tanto, la probabilidad de fuga térmica aumenta cerca de la corriente máxima nominal en una función exponencial.

La analogía es un oscilador de cambio de fase con una ganancia de bucle < 1 o LED paralelos con una ESR no coincidente operada en paralelo cerca de corrientes nominales con un disipador térmico térmico deficiente. Los LED tienen un NTC en voltaje mientras que Rja * Pd es un coeficiente positivo.

  • Al igual que cualquier capacitor tiene una constante de tiempo ESR * C que define el tiempo más corto posible para cargar aproximadamente 0.1us para 1uF y muchos segundos para 10F Ultracaps, toma aproximadamente 1000x más para las baterías Tesla con al menos 10k capacitancia equivalente más grande

  • así como la química de los condensadores afecta a la constante de tiempo ESR * C, también es válida para diferentes características químicas y de calidad de la batería.

  • La capacidad de Ah es proporcional al valor de C,
  • La ESR depende de la clasificación de Ah y de la variación de voltaje, así como del factor de matriz para el número de celdas en serie / celdas paralelas
  • El valor C xx kilofarads y ESR en xx miliohmios define el menor tiempo posible para cargar o descargar el voltaje de la batería sin tener en cuenta el aumento térmico
  • el bucle de estabilidad térmica anterior depende del grado de desajuste y del error de intercambio de corriente y de la conducción de calor a la parte inferior del cuerpo y al enfriamiento por aire forzado
  • También hay efectos de carga secundarios que aumentan esta constante de tiempo.

  • Debe haber un margen suficiente por debajo de Tc en la temperatura crítica donde las reacciones químicas toman el control de la energía eléctrica y causan una reacción exotérmica catastrófica y se queman. * Recuerdo que esto es alrededor de 150'C para un límite de temperatura de celda interno seguro ... *

respondido por el Tony EE rocketscientist

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