Tesla Semi Batarya Analizi ve Çözümleri

Tesla Semi Batarya Analizi ve Çözümleri

20 Ağustos 2021 0 Yazar: emre ekici

Tesla, yakın zamanda 4860 bataryalarını batarya gününde kullanıcılara tanıttı ve daha sonra bu batarya tiplerini kullanacağını açıkladı. İlk olarak Semi tırında kullanılacağı bekleniyor. Bu yazımızda Tesla Semi batarya analizini ve çözümleri yapacağız. Bu analizi mühendislik altında inceleyeceğiz. Fiziksel düzen aşağıdaki iki şekilde gösterilmiştir: paketin nasıl görünebileceğini düşündüğümüz bir üstten görünüm ve bir son görünüm. Paketin ön tekerleklerin arkasından arka tekerleklere kadar gideceğini düşünüyoruz. Bu, paketin uzunluğunu yaklaşık 105 inç olarak belirler. Paket kabinin altında olacak ama aynı zamanda kabinin arkasına da uzanacak. Çerçeve raylarının arasını dolduracak ve bir orta bölümden ve çerçeve raylarının dışında 2 dıştan takmalı alt paketten oluşacaktı. Paketin derinliğinin, kabinin altından kaldırımın yaklaşık 9 inç yukarısına kadar gittiği tahmin edilmektedir.


Paket merkezi bölümü, yatay olarak yerleştirilmiş altı alt paket katmanından oluşacaktır. İki dıştan takmalı motor paketi, her iki tarafta üç paket ile dikey olarak yanlarında olabilir. Paketin dışı, dıştan takma çerçeve rayları tarafından korunacaktır. Paketin kullanılabilir genişliği yaklaşık 72 inç olacaktır.

800 kmlik menzile sahip paketin yaklaşık 875 kWh ve 900 Volt DC olacağını tahmin ediyoruz. 4192 kg’lık toplam paket ağırlığı (sadece hücreler değil), daha yüksek voltajdan akım toplayıcıların ağırlığının azalması için olanak sağlar. Yeni Model S Plaid paketi 450 volttur, bu nedenle Semi paket temel olarak gerilimin iki katı olacaktır. Ayrıca Proterra, otobüs paketlerinde 900 V civarında çalışıyor. Bu, başlıklardaki mevcut seviyeleri yönetilebilir bir seviyede tutmalı ve iletkenler üzerinde ağırlıktan tasarruf sağlamalıdır.


Tesla’nın ilk günden beri sahip olduğu yılan soğutma şeridi konfigürasyonunu sürdüreceğini, yalnızca hücrelerin soğutma yılanına yapıştırıldığı Model 3’e benzer şekilde güncelleneceğini düşünüyoruz. Soğuyan yılanlar, her iki hücre sırası arasında uzunlamasına montajlanacak. Her soğutma yılanı maksimum 106 adet 4680 hücreyi soğutmaktadır.


Tesla Semi Batarya Analizi ve Çözümleri

Tesla, gelecekteki tek gövdeli hafif araçlarında bunu yapmayı öneriyor. Ancak ağır ticari araçların çok farklı yapısal gereksinimleri vardır. Ağırlık taşıyan yükler çok büyük. Yüklü bir römork, Semi traktörün 5’ine yaklaşık 10 ton noktasal yük uygular. Ek olarak, Semi’nin kendisi neredeyse 10 ton ağırlığındadır.

Bu 20 tonu Semi’nin ön ve arka süspansiyon sistemine ve akslarına dağıtmak için bir “omurga” görevi görmek üzere tampondan tampona uzanan “çerçeve rayları” adı verilen iki adet büyük 300 mm derinliğinde yüksek mukavemetli çelik “C” kiriş gerekir. Kamyon üreticileri, menzilleri ve boyutlarıyla birlikte bu kiriş mimarisini küresel olarak standart hale getirdi. Çoğu büyük süspansiyon sistemi, bunlarla eşleşecek şekilde önceden tasarlanmıştır.

Tesla Semi’nin mevcut tüm fotoğraflarını ve videolarını gözden geçirdiğimizde, onların da ağır pil paketlerini takmak için ek alt yapılar sağlamak için ince ayarlarla bu çerçeve-ray tabanlı yapısal tasarım standardını benimsediklerini açıkça gördük.

Diğer üreticilerin üretim aşamasındaki 8. Sınıf elektrikli araçlarının mevcut resimlerini ve fotoğraflarını gözden geçirdiğimizde, monolitik levha bazlı yapısal paketlerin bu pazar segmentinde uygun çözümler olmadığı bizim için açıktı. Tesla, pili yapının etrafına sığdırmak için bir alt paket çözümü kullanıyor olmalı.

Lastikleri yakınlaştırıp lastik boyutu incelendiğinde lastikleri bir ölçek olarak kullanabiliriz. Bunlar 295/75R 22.5, lastik verilerinin gösterdiği gibi 40″ çapın biraz üzerinde. Daha sonra ön sürücüler ve ön tekerlekler arasındaki net kullanılabilir mesafeyi yaklaşık 115″ olarak ölçülebilir. Hem arka görünümden hem de yan profilden, paket için kullanılabilir dikey alanın çerçeve raylarının tepesinden yerden yaklaşık 9″ yüksekliğe kadar olduğu açıktır.

Ayrıca, üst çelik güverte plakasının kabinin arkasında olduğu yerde başlayan başka bir C rayı olduğu ortaya çıktı, kabinin dış kenarından yaklaşık 12 inç içeride. Kabinin yaklaşık 96 inç genişliğinde olduğunu varsayarsak bu, bir çalışmamız olduğu anlamına gelir.

Rayların standart aralıklı – 850 mm dıştan dışa – ve 300 mm derinliğinde ve 90 mm üst ve alt flanşlı olduğunu varsayalım. Rayların içindeki yatay alt paket modüllerini desteklemek için C rayları içindeki birkaç küçük traversle birlikte ek paket desteği + çarpma koruması sağlayan dıştan takmalı C rayını ekleyebiliriz.

Eksenel olarak monte edilmiş sürücü motorları bir ICE motorunun uzunlamasına torkunu indüklemediğinden, burulma bir ICE teçhizatındaki kadar olmasa da burulma sorunlarını ele almak için paketin her iki ucuna da büyük çerçeve raylı traversler eklenebilir.

Her alt paketin 100 mm yüksekliğinde olduğunu varsayalım. Hücreler her iki yönde 4 mm aralıklarla yerleştirilmiş. Yan yılan soğutma, iki sütun başına bir yılan, seri yönde çalışır. 53S max, yılan başına maksimum 53 hücre x 2 = yılan başına maksimum 106 hücre anlamına gelir. Yılan kullanımını ve alan verimliliğini optimize etmek için tüm modüllerin # hücre sütununa sahip olacağını varsayalım.

S boyutu (uzun boyut) için glikol manifoldlarına ve son akım toplayıcılarına izin vermek için yalnızca hücre boyutuna 30 mm ekledik. P boyutu (kısa boyut), hücreler doğrudan alt paket kasa çerçevesine çarptığından yalnızca hücrelerin yerleştiğini görebiliriz.

Soğutma yılanlarını eksenel olarak değil yanal olarak çalıştıran konfigürasyonlara bakılabilir bu da mantıklı bir yoldur. Mevcut alana 875 kWh sığdırmak için her mm küp gerekir.

Oluşturabileceğimiz paket modeli daha önce varsaydığımızdan biraz farklı bir paket tepe voltajı kullanıyor – 800 değil 900 VDC. Plaid paketin 450 VDC olduğuna inanıyoru<, bu nedenle Tesla tasarım amperini ve barayı azaltmak için biraz daha yüksek voltajlara gidebilir, motor sargısı ve güç elektroniği bileşenlerinin boyutları ve ağırlıkları daha da az olabilir. ABD'nin en büyük Class 8 BEV transit araç üreticisi olan Proterra'nın da tipik olarak 900 VDC civarında tasarım yaptığını düşünüyoruz. “