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Zukünftiges Batterielayout von Teslas Akku

Tesla Model S Model S Technik
#1

Hallo,

Ich frage mich schon des längeren, ob es denn jetzt, da Tesla ja in der Gigafactory noch enger mit Panasonic zusammenarbeitet, möglich wäre andere Zellen zu entwickeln. Und zwar Zellen die direkt vom Kühl- bzw Heizmedium umspült werden könnten. Es müßte doch möglich sein, auf die Aluleitungen zu verzichten (in denen jetzt das Medium Zirkuliert) und gleichzeitig würde man die Zelle rundum mit dem Medium umspülen. Somit würde man Platz gewinnen, und in das Pack mehr Zellen bringen.
Ich weiß da gibt es dann Probleme wie man die Zellen im Pack zur Außenwelt hin abdichtet, aber es gibt doch da sicher sehr gute Klebstoffe (oder andere Lösungen). Kenne da einige Anwendungen aus meiner Arbeitswelt.(Kleber)
Oder denke ich da zu laienhaft?

Gruß

Kurt

Neue Akkus lassen Tesla angeblich alt aussehen
#2

Schau mal das Video von Kreisel an in diesem Thread

Da ist eine Kühlung zu sehen, die angeblich den Mantel jeder Zelle direkt umspült. Das soll Bauraum sparen.

Angesichts der Wärmemengen, die abzuführen sind, ist eine Kühlung mit Flüssigkeiten vermutlich ohne Alternative. Helium kann bei Betriebstemperatur von Li-Ionen-Zellen einfach nicht genug Wärme aufnehmen. Oder an was für Drücke denkst du dabei?

#3

Hi Volker,

Ich glaube auch, das man dadurch Bauraum spart.

Danke für das Video, werde es mir später noch ansehen. Glaube auch, das Flüssigkeiten alternativlos sind. Ehrlich gesagt, habe ich mir über den Druck, der da drin herscht keine Gedanken gemacht. Denkst, oder weißt du welche Drücke im Tesla System herschen? Sind das mehr als 3-4 bar?

Gruß

Kurt

#4

Helium? Druck? Im Tesla? :confused:
Hat Kuba im ersten Post denn was von Helium gesagt? :confused:

#5

Hallo Volker,

Bin jetzt gerade beim Video schauen, und mir fällt auf, bei ca. Minute 6:00 spricht der Herr, von Kreisels Verbindungstechnik. Da spricht er auch davon, das Tesla mit den „herkömmlichen Schweissrobotern“ die Zelle verletzt. Wenn er jetzt da das Ultraschallbonden (also den dünnen Verbindungsdraht) meint, dann hat er keine Ahnung vom Ultraschallbonden. Werden die Zellen noch anderweitig geschweißt? Weiß ich jetzt nicht.

Ich betreue jetzt den Prozess des Ultraschallbondens schon über 30 Jahre in unserem Betrieb, und kann nur dazu sagen, das dieser Draht nur mittels Ultraschall und Druck auf den Draht festgemacht wird. Da wird weder Wärme eingebracht, noch anderweitige Energie.

Er spricht dann davon das sie wegen ihrer Verbindungsart schneller laden können. Was hat denn eigentlich die Verbindungsart mit dem Balancing und Laden zu tun?

Schaue jetzt noch das Video weiter, und wahrscheinlich werde ich dann das gleiche Laserschweißverfahren sehen, mit welchem wir in der Arbeit eine 0,3 dicke Kupferfolie an einen Kontakt schweißen, sehen.

Gruß

Kurt

#6

Wenn jemand sagt, dass er in allen (!) relevanten Paramtern besser ist als alle (!) anderen, ist ohnehin Skepsis angesagt. Sie haben also in der Garage mit ein paar Leuten das hinbekommen, was vermutlich tausende andere, besser finanzierte Teams nicht schafften - ohne sich irgendwo irgendeinen Nachteil einzuhandeln. Wie sagte Musk sinngemäß so schön? Wenn Sie eine neue Wunderbatterie entwickelt haben, erzählen Sie uns nicht davon. Packen Sie ein Muster ein und schicken es uns. Wir melden uns dann bei Ihnen.

#7

Nein, hat er nicht. :blush:
Heizmedium … He**|**ium … Helium

Das flüssige Kühlmedium im Tesla ist Wasser mit Glykol oder einem ähnlichen Frostschutzmittel. Es gibt einen Ausgleichsbehälter vorne im Wagen. Insofern steht es unter Atmosphärendruck. Die Umwälzpumpen werden mit wenig Leistung arbeiten, einige 10W vielleicht.

Bei einer Kühlung mit Gas könnte man durch hohen Druck die Wärmeabfuhr steigern. Aber da war ich wie gesagt auf dem Holzweg,

#8

bitte leute! wer frech ca. 5 m lange e-schiffe baut, braucht nicht wirklich volumeneinsparung beim akku. wenn überhaupt geht es um kohle, der einsparung von material und aufwand.

#9

Natürlich ist auch Volumeneinsparung wichtig wenn die Autos immer kleiner werden.

Es gibt Spekulationen dass Tesla in Zukunft den Akku mit Luft kühlt und durch Wegfall der Kühlleitungen eine noch höhere Packungsdichte erreicht. Es soll durch andere Anordung auch möglich sein einzelne Zellen zu tauschen.

Ob es so kommt, wir werden sehen. :unamused:

#10

viel erfolg mit luft! wasser nimmt pro kg am meisten wärme auf, dagegen ist luft quasi ein isolator. analog sind alle wassergekühlten verbrenner thermisch den luftgekühlten überlegen. aber bitte sehr - lasse mich gern überraschen…

#11

Die wassergekühlten Verbrenner sind nur deswegen thermisch überlegen, weil der Brennraum praktisch komplett vom Kühlwasser umgeben ist und so die Kühlung optimal funktioniert.

Dies ist bei der Teslabatterie aber nicht der Fall. Die Zelloberfläche ist nur teilweise in Kontakt mit den Kühlleitungen. Ein Großteil der Oberfläche und auch die Zellverbinder haben keinen Kontakt. Was anderes wäre es wenn die kompletten Module mit Kühlflüssigkeit geflutet wären und die Flüssigkeit überall Kontakt mit den Zellen und den Verbindern hätte.

Die Wasserkühlung hat auch einige Nachteile, wie z.B. die höhere Komplexität und auch die Probleme bei tiefen Temperaturen.

#12

Hab ich was versäumt?
Bei Verbrennern haben wir ein Höllenfeuer mit Wärmeleistung im MW Bereich, bei der Tesla Batterie etwas Abwärme durch Innenwiderstände Max im KW Bereich. Das ist doch ein kleiner Unterschied.
Ob man da mit Luft kühlen könnte kann ich nicht beurteilen, aber ich würde es nicht rundweg als Unsinnig bezeichnen.
Jedenfalls ist eine Wasserkühlung auch mit Nachteilen verbunden. Zum Beispiel kommt es nicht überall hin wenn die Zellen nicht einzeln komplett umspült sind. Mit Luft wäre das einfacher.

#13

Na mit was sind denn die Zellen im Tesla bisher umspült wenn nicht Luft?
Wenn irgendetwas gekühlt werden muß, dann ist eine Luftkühlung immer am Platzraubendst.

#14

Sind sie wirklich umspült, oder gibt es nur Kühlleitungen. Vielleicht weiß das ja jemand hier?
Wenn Sie umspült wären, dann müsste ja die ganze Batteriewanne geflutet sein?

#15

Sie sind nicht umspült. Die Wanne ist auch nicht geflutet. Man muss ja die Flüssigkeit umwälzen, sonst entstehen lokale hot Spots.

Im Tesla Batteriemodul werden immer zwei Reihen von Zellen von Kühlrohren eingeschlossen. Die Rohre haben rechteckigen Querschnitt. Jede Zelle liegt mit einem Teil ihrer Außenwand daran an. Der Metallmantel der Zelle soll die Wärme zum Rohr abführen.
Man kann sich andere Konstruktionen vorstellen, insbesondere die von Kreisel, aber es scheint so bei Tesla ganz gut zu funktionieren.

#16

Und wer spekuliert sowas? Ich fahre sowohl lufttemperierte als auch wassertemperierte Elektroautos. Die Zelltemperaturen driften bei den luftgekühlten dermaßen auseinander, dass daraus totsicher auch eine stark unterschiedliche Alterung resuliert. Nun kenn ich zwar nicht die Zelltemperaturen im Tesla, weiß aber von meiner Wasserkühlung im Computer, dass die Temperatur an allen Stellen praktisch gleich ist.

#17

Hallo Volker,

Danke für die schematische Darstellung. Ich dachte, das das Alurohr (in welchem die Kühlflüssigkeit zirkuliert) noch enger, also auch durch die 2 Reihen durchgeführt wären. Wenn man die Darstellung dann so betrachtet, wäre gar nicht so viel Platz gewonnen, wenn man die Alurohre wegließe.

Gruß

Kurt

#18

Ich fahre sowohl lufttemperierte als auch wassertemperierte Verbrennerautos, wobei das luftgekühlte knapp 400 PS und 18 t Gewicht hat, und die Öl-Temperatur bewegt sich in der Regel auch in keinem anderen Bereich wie beim wassergekühlten Auto die Kühlmitteltemperatur. :unamused:

Vielleicht ein Missverständnis vor, denn die Kühlung soll nicht mit der Außenluft passieren sondern mit gekühlter Luft aus der Klimaanlage, mit einer Temperatur von 0° C. Die Luft umspült jedenfalls im Gegensatz zur Wasserkühlung die komplette Zelloberfläche und auch alle anderen über Wärmeleitung und Stromfluss erwärmte Metalloberflächen im Modul. Die Oberfläche über die Wärme an die Luft abgegeben werden kann ist bestimmt 1-2 Größenordnungen größer als wie heute mit der Wasserkühlung. Natürlich muss man die Luftströmung so optimieren dass alle Zellen gleichmäßig gekühlt werden. Aber das ist auch kein Hindernis. So was ist im IT Bereich Standard.

Das Laden ist auch nur sekundär das Problem hinsichtlich der Temperatur, denn beim Laden kühlen sich die Zellen ab. Das eigentliche Problem ist bei der Nutzung der SuC dass die Zellen vorher beim Fahren sich so stark erwärmt haben, dass man mit der hohen Temperatur wegen der beschleunigten Alterung nicht Laden möchte. Gerade dies zeigt dass heute die Kühlung bei schneller Autobahn fahrt nicht wirklich ausreicht. Dadurch dass die derzeitige Flüssigkeitskühlung nur Kontakt zu einem Teil der Zelloberfläche hat kann Wärme gespeichert an anderen Stellen im Modul nur unzureichend abgeführt werden. Und natürlich werden die Zellen auch nicht gleichmäßig gekühlt sondern nur auf einer Seite. Dadurch altern die Elektroden und der Elektrolyt ungleichmäßig, was ebenfalls die Alterung beschleunigt.

Ich sehe die Luftkühlung durchaus als Alternative, außer man füllt die Module komplett mit Kühlflüssigkeit.

#19

Danke für das Schema.

Natürlich ist Tesla bereits sehr gut. Ich kann bei 65.000 km noch überhaupt keine Degradation feststellen. Das System funktioniert bestens, und das ist erst mal das wichtigste. Ich erwarte deutlich höhere Lebensdauer als bei einem Verbrenner.

Wenn es in Zukunft gelingen würde sowohl Platzbedarf als auch Gewicht zu sparen wäre das nochmal einen Tick besser und würde auch einen 120kWh Akku erleichtern. Ich sehe da noch Potential. Ich denke Tesla weis schon was sie tun. Wenn es möglich ist werden sie es umsetzen. Allerdings nur wenn die Qualität nicht leidet.

#20

egn, deine Ausführungen zeigen mir, dass du reiner Theoretiker bist. Ich fahre seit Ende 2013 luftgekühlte Elektroautos (die mit gekühlter Luft in die Batteriekästen blasen) und ich kann dir versichern, dass da gar nichts gleichmäßig gekühlt wird und sich die Zellen beim Laden stärker als beim Fahren erwärmen.