Tesla Model 3

[alexmol]

Não esquecer que 99% do que se lê sobre baterias é BS!
A Tesla sempre desenvolveu os inversores in-house, as células da bateria sempre foram fornecidas por terceiros.

Esses 300kW do inversor são de certeza para a versão Performance, mas a dúvida é: são 300kW no total para os 2 motores ou 300kW para o motor traseiro?

Já que foi dada uma folha em branco aos engenheiros da electrónica de potência, porque não usar apenas um inversor para os 2 motores ?

[mjr]

Não é complicado estimar o nível de fluxo de massa do Ar para escoar um determinado nível de calor. Basta partirmos da fórmula generica H = Cp x W x ∆T em que:
- H = quantidade de calor transferida
- Cp = calor específico do material específico;
- △T = Diferencial de temperatura
- W = fluxo de massa

Fazendo algumas substituições e aplicarmos para o caso particular do "Ar". No final ficamos com a fórmula (em ºC): Fluxo de Ar necessário (em CFM) = (1.76 x Dissipação Interna de Calor) / Diferencial de Temperatura pretendido (em ºC)

Ou seja, por exemplo, para uma dissipação de 3.000 watts e um diferencial de temperatura pretendido de 20ºC, o resultado são 270 CFM ou 16.22 m/s (~55km/h) se usarmos Condutas circulares com ~5 cm de diâmetro para o escoamento dentro do módulo.

Em relação ao tamanho das células, elas são na verdade 33% maiores em volume (20700 vs 18650) mas o que importa é saber no final quantos Watts de calor é que cada uma gera. No caso concreto estou a partir do principio que cada célula gera 8 watts de calor...o que é "considerável".

3kW é manifestamente pouco para uma SC, eu apontava mais, uns 10kW. Condutas com 5cm de diâmetro já é considerável, e 16m/s também penso ser bastante, já para não falar que para 10kW seria necessário uma velocidade bastante superior. Há questões complicadas a resolver a nível do escoamento do fluxo de ar, com muitos sítios onde esse escoamento será turbulento. O ruído também não será nada de desprezar. Finalmente, o considerável diferencial térmico entre o início e o fim do loop vai provocar uma degradação assimétrica do pack.

A Tesla precisa de usar químicas mais eficientes se pretende simplificar o arrefecimento do pack. E também para poder aguentar em contínuo as potências elevadas de carga e descarga.

[PedroSantos]

Não esquecer que 99% do que se lê sobre baterias é BS!
A Tesla sempre desenvolveu os inversores in-house, as células da bateria sempre foram fornecidas por terceiros.

Esses 300kW do inversor são de certeza para a versão Performance, mas a dúvida é: são 300kW no total para os 2 motores ou 300kW para o motor traseiro?

Já que foi dada uma folha em branco aos engenheiros da electrónica de potência, porque não usar apenas um inversor para os 2 motores ?

alexmol,

Pela leitura do artigo, não parece:

Tesla’s RWD motor for the Model S and X is equipped with a 320kW inverter built on TO-247 insulated-gate bipolar transistor packages or IGBTs
(..)
The dual motor inverter architecture, the one for the new smaller front motor [in Model S], is rated at a peak power capability of over 250 kW.
(...)
the inverter architecture for the Model 3 will have a capacity of “over 300kW”, comparable to the Model S’ RWD system even though the S is a much higher-end and bigger vehicle.

The system is also geared toward manufacturing with ~25% fewer unique parts and they managed to significantly increase both the volumetric and gravimetric current density. The Model 3 inverter is also expected to be much cheaper on a dollar per power capacity basis than even Tesla’s most recent dual motor inverter system.

Parece-me que este inversor será para a versão "normal" RWD, visto que no Model S RWD já usam um com 320kW (sendo o Model 3 um carro mais pequeno e mais leve)...

De qualquer forma, o ponto que me pareceu importante, foi o aparente caminho de que a Tesla está mesmo a olhar para o Model 3 como algo novo e que não está agarrada a tecnologias existentes apenas porque resultam bem no Model S. Aliás, está a cumprir com o que eles próprios afirmaram de que o Model 3 iria reaproveitar muito pouco e contar com muita tecnologia nova.

[PedroSantos]

3kW é manifestamente pouco para uma SC, eu apontava mais, uns 10kW. Condutas com 5cm de diâmetro já é considerável, e 16m/s também penso ser bastante, já para não falar que para 10kW seria necessário uma velocidade bastante superior. Há questões complicadas a resolver a nível do escoamento do fluxo de ar, com muitos sítios onde esse escoamento será turbulento. O ruído também não será nada de desprezar. Finalmente, o considerável diferencial térmico entre o início e o fim do loop vai provocar uma degradação assimétrica do pack.

A Tesla precisa de usar químicas mais eficientes se pretende simplificar o arrefecimento do pack. E também para poder aguentar em contínuo as potências elevadas de carga e descarga.

mjr,

Sim, concordo, para além do cálculo do air flow, é necessário ter em conta a resistência do ar (factor de turbulência) e as perdas de pressão resultantes. Principalmente quando falamos em velocidades desta ordem. Mas isso também depende muito do "design" das condutas utilizadas no Módulo de baterias. O ruído também é um factor a ter em conta embora o módulo, por ser selado, deverá ser possível conte-lo um pouco

Para 10 kW (28 watts por célula) de dissipação de calor e considerando o objectivo com o mesmo diferencial de temperatura de 20ºC, é necessário um air flow de 880 CFM....isso só poderia ser feito se as condutas circulares aumentassem para 8cm. Mesmo assim são 20m/s ou 72 kms/h...não é impossível mas parece-me mais complicado.

Se calcularmos ao contrário, para um Supercarregamento a 160kWh (400V@400A), um pack 33PS88 (33 série / 88 paralelos) e com o objectivo de apenas 2% de perda por calor:
-> 2% de perda a 400V@400A = 8v@400A (3.2 kWh em 160kWh);
-> Por (V/A) a R = (33 * 8v) / (400 * 88) = 7.5 mOhms

A resistência interna de cada célula teria que ser 7.5 mOhms para os 3.2kWh ou 2% de perda.

A IR das 16850 são à volta dos 40 mOhms (segundo o datasheet da Panasonic). As células 20700 como são cerca de 33% maiores em volume que as 16850 presumo que a resistência interna poderá baixar à volta de ~1/3.
Logo, é possível que com algumas melhorias na composição ou na química das células de conseguir lá chegar.

Mas concordo que a solução a Ar fará mais sentido se se conseguir ter MENOS células por pack e que cada célula possua uma resistência interna na ordem dos 7-10 miliOhms.

[PedroSantos]

Provavelmente a única peça que a Tesla faz desde sempre é o inversor. Neste caso especifico, não há nada de novo ou milagroso. Fizeram um inversor novo para trás ( RWD ) que busca eficiencia e não potência. Para isso já tinham o do model S.

Juntando toda a informação não acredito em refrigeração por ar.

Para responder "correctamente" ao Pedro , temos de ir tirando notas, conforme vamos lendo, para depois podermos responder . Se fosse no inverno , até tinha tempo
À muitas lacunas no raciocínio do Pedro, algumas técnicas, como alertado por quem mais percebe da coisa, mas também relativamente à Tesla, sua história e sua linha de evolução.
Podemos até estar todos errados, mas não me parece que o III seja algo fora do comum.

quanto à GM... Sim, a GM conseguiu. Nem que seja com a ajuda da LG. Até se podia chamar LG Bolt. Eu não me importava, porque sei que o que lá está é bom.
E ninguem consegue nada sozinho na vida. Nem a Tesla que segue um caminho muito só com integração de tudo numa estrutura ou talvez pior, numa só pessoa.

rdias,
Que "lacunas" é que se refere ? Por favor, coloque-as aqui

O que vi até agora foi muita "fé" de argumentos do tipo "não faz sentido, apenas porque não, porque não acredito e porque a 'Tesla' não faz assim", alguns argumentos e algumas questões que até são interessantes e pertinentes e uns poucos "argumentos" deselegantes de quem ficou sem argumentos na discussão e preferiu discutir o "mensageiro" ao invés da "mensagem".

Mas até ao momento ainda não vi nada que invalidasse o que estamos aqui a discutir. Pelo contrário, acho que há cada vez mais uma margem considerável de probabilidade de ser possível a realização destes sistemas.

Esta notícia sobre o inversor apenas veio dar uma pequena luz na direcção que a Tesla está a olhar e a desenvolver os sistemas do Model 3. Mas, já agora, se não percebeu a inovação deste novo inversor (em relação ao que existe no Model S), sugiro-lhe que volte a ler o artigo com mais atenção.

É claro que ignorar estas coisas é sempre uma opção de cada um.

Relativamente à GM, não percebo o que a GM conseguiu na sua perspectiva, mas se o rdias acha que a GM "conseguiu"...por mim tudo bem

[PedroSantos]

Já agora, porque é que a Tesla diz que o formato ideal de células é o 20700 ? Porquê ?

Eu não sei se a pergunta era para mim, mas eu respondo:

July 2014 link : https://www.youtube.com/watch?v=dLWrGc7E7TU#t=25m23s

Tesla Conference Call:
25:23 Journalist: On the Gigafactory, is the chemistry going to be the same battery chemistry that you're currently using or is that part of the discussions that are going on with Panasonic?
25:34 Elon Musk: There are improvements to the chemistry, as well as improvements to the geometry of the cell. So we would expect to see an energy density improvement and of course a significant cost improvement. JB, do you want to add anything?
25:53 JB Straubel: Yeah, that's right. The cathode and anode materials themselves are next generation. We're seeing improvements in the maybe 10% to 15% range on the chemistry itself.
26:09 Elon Musk:Yeah, in terms of energy density.
26:09 JB Straubel: Energy density. And then we're also customizing the cell shape and size to further improve the cost efficiency of the cell and our packaging efficiency.
26:22 Elon Musk: Right. We've done a lot of modeling trying to figure out what's the optimal cell size. And it's really not much. It's not a lot different from where we are right now but we're sort of in the roughly 10% more diameter, maybe 10% more height. But then the cubic function effectively ends up being just from a geometry standpoint probably a third more energy for the cell or maybe 30%. And then the actual energy density per unit mass increases.
27:09 JB Straubel: Yeah. Fundamentally the chemistry of what's inside is what really defines the cost position. It's often debated what shape and size, but at this point we're developing basically what we feel is the optimum shape and size for the best cost efficiency for an automotive cell.
27:25 Elon Musk:Yeah.
27:28 Journalist: The chemical formula will be the same, it's just shaped differently or?
27:32 Elon Musk: No.
27:32 JB Straubel:No.
27:35 Journalist: Is it a different formula?
27:37 Elon Musk: Yeah.

[mjr]

Para 10 kW (28 watts por célula) de dissipação de calor e considerando o objectivo com o mesmo diferencial de temperatura de 20ºC, é necessário um air flow de 880 CFM....isso só poderia ser feito se as condutas circulares aumentassem para 8cm. Mesmo assim são 20m/s ou 72 kms/h...não é impossível mas parece-me mais complicado.

Não percebi os 28W por célula. 10kW / 28W = apenas 357 células.

[PedroSantos]

Não percebi os 28W por célula. 10kW / 28W = apenas 357 células.

mjr,

Tem toda a razão. Foi erro meu.

Uma configuração 33P88S são 2904 células no total do Pack, ou 363 células em cada um dos 8 módulos.

Os 10.000W / 2904 resulta em 3.45W/célula ou 1250W por módulo.

O que significa que o "air flow" necessário para dissipar os 1250W de cada módulo (mantendo os mesmos pressupostos anteriores) seriam na verdade de apenas de (1.76 * 1250)/20 = 105 CFM (6.3 m/s ou 22 kms/h) mantendo condutas circulares de ~5cm.

Já agora, aproveito para referir que estou a usar informação presente neste documento para calcular o fluxo de massa de ar: http://www.sunon.com/uFiles/file/03_pro ... gy/004.pdf

E esta calculadora para conversão de CFM em km/h dado o tipo e a dimensão da conduta: http://www.engineering.com/calculators/airflow.htm

[mjr]

Há ainda a questão de como conseguir um AC com potência de arrefecimento de 10kW no espaço reduzido de um carro, embora isso seja irrelevante para o tipo de refrigeração (líquido ou ar). Aqueles AC que vemos tipicamente nas casas são de bem menos que 10kW de potência de arrefecimento, e já têm um tamanho muito considerável...

Garantir os 800CFM (não estou a verificar as tuas contas, assumo como corretas) totais que apresentas no carro, considerando as elevadas perdas (escoamento não laminar) que irão haver no circuito de arrefecimento, também não é tarefa fácil. Ocupa muito (precioso) espaço. A não ser, claro, que o sistema de arrefecimento continue a ser deficitário como é no atual Model S, mas permitindo estender o tempo em que a carga pode ser realizada à potência máxima vs um sistema sem qualquer tipo de arrefecimento.

Eu acho que a implementação de um sistema de arrefecimento a ar para o caso da Tesla tem muitos (demasiados?) desafios a vencer.

[alexmol]

Esses 300kW do inversor são de certeza para a versão Performance, mas a dúvida é: são 300kW no total para os 2 motores ou 300kW para o motor traseiro?

Já que foi dada uma folha em branco aos engenheiros da electrónica de potência, porque não usar apenas um inversor para os 2 motores ?

alexmol,
Pela leitura do artigo, não parece:

Não vejo nada no artigo, que descarte a hipótese de um inversor único para os 2 motores.
Pelo contrário, a frase "the inverter architecture for the Model 3 will have a capacity of “over 300kW”" dá-me a entender o contrário, que será uma potência total.
É o problema de estar-mos aqui a especular.

Parece-me que este inversor será para a versão "normal" RWD, visto que no Model S RWD já usam um com 320kW (sendo o Model 3 um carro mais pequeno e mais leve)...

Se a ideia é ter 2 inversores nas versões AWD não acredito que a versão RWD do Model 3 venha com 300kW.
Isso não daria um tempo dos 0 aos 100km/h inferior a 6 segundos, daria menos de 4 segundos.
Se o Model S P85, bem mais pesado, faz 3.9 segundos com 310-320kW então o model 3 RWD seria mais rápido que um S P85, não faz sentido e não foi isso que as pessoas que andaram de Model 3 no evento de revelação sentiram.

Um Tesla Model S 70 RWD faz 5.5 segundos com 285kW.
Quantos kW precisa a versão base do Model 3 para os mesmos 5.5 segundos?
Se o Model 3 tiver realmente o cx anunciado e pesar mesmo o que já escreveste neste tópico então os 300kW será o valor total (frente+trás) da versão Performance, IMHO.