バッテリー


A Tesla battery pack being assembled.

Increasing energy density means increasing range. Increasing energy density means increasing range.

テスラ ロードスターに内蔵されるバッテリーパックは、革新的なシステム エンジニアリングと 20 年に渡るリチウムイオンセル テクノロジーの研究の成果です。テスラの精巧なバッテリーパックの設計は、ワールドクラスの加速性、安全性、航続距離、信頼性を実現します。非毒性のパックは北カリフォルニアのテスラ本社で製造されています。

パックの重さは449 kg、56 kWh の電力を蓄電し、最大 215 kW の電力を供給します。テスラのバッテリーパックは業界最高のエネルギー密度を誇ります。このエネルギー密度を達成するため、テスラは数千個のクラス最高のリチウムイオン セルから、頑強な金属ケースに守られた液体冷却バッテリーパックを組み立てます。このバッテリーはパフォーマンス、安全性、耐久性、コストの面で最適化されています。

業界最高エネルギー密度のバッテリーパック

ロードスターに使われるセルは、電気自動車に最適な化学的構造を採用しています。

ニッケル水素 (NiMH) 電池はハイブリッド車によく使われます。しかしながら、56 kWh の NiMH バッテリーパックの重さは、ロードスターのバッテリーの 2 倍以上にもなります。代わりに、テスラではロードスターのパックの重さを劇的に軽減するリチウムイオン バッテリーセルを使用し、加速性、ハンドリング性、航続距離の向上を図っています。

リチウムイオンの化学的構造には「記憶効果」がないため、充電する前にバッテリーを空にする必要はありません。ロードスターのオーナーは使った分だけ毎晩充電します。

最高のセルが原点

ロードスターのバッテリーパックに使用されているセルは、その寸法から「18650 フォームファクター (形状因子)」と呼ばれています。直径は 18mm で長さは 65mm です。このフォームファクターは家電市場の商品です。毎年 10 億個の 18650 セルが製造されています。テスラはこのフォームファクターを EV (電気自動車) 用に調整し、使用しています。

最高の信頼性と安全性を達成するため、テスラのバッテリーパックには世界最高峰の企業により製造されたセルだけが使用されます。これらの企業はセルの製造において最も経験豊富なだけではなく、安全で信頼できるパックをデザインする際に有効なアドバイスを提供してくれています。テスラはどのセルがどの自動車に使われているか明言していません (ラップトップ製造会社と同様) が、一部のバッテリー サプライヤーとの関係は公開されています。

小さなセルにより、効率の良い熱伝導と精密な充電管理が可能になり、信頼性が向上し、バッテリーパックの寿命が延びます。各セルは熱を効率良くセルから遠ざけるため、鉄製のケースに入っています。サイズが小さいためセルは事実上等温となり、表面積が大きいため周囲への放熱が可能になります。

スマートで安全なパック システムを設計

69 個のセルが並列接続されてブリックを構成します。99 個のブリックが直列接続されてシートを構成し、11 枚のシートがパックのケースに挿入されます。パックはこの合計 6,831 個のセルで構成されています。セルの温度は、自動車のファームウェアにより管理されるパック内蔵センサーを含む、特許取得済みの液体冷却システムにより適温に保たれます。冷却液がパックに注入され、各セルからの、および各セルへの効率的な熱伝導を可能にします。冷却システムは非常に効果的であるため、バッテリーパック内で最も離れているセル同士でも温度差は数度しかありません。これは、バッテリーの寿命を延ばし、パフォーマンスを最適化し、安全を保証するために重要なことです。

テスラはエンジニアリングと業界への関与を通して、バッテリーパックの安全性の向上に最大限努めてきました。テスラは、2 つの主要なバッテリーパック安全委員会である SAE 2464 と SAE 2929 の活動的な会員として業界を支えています。規格への積極的な関与は、テスラがベストプラクティスを採用するための助けとなるだけでなく、テスラのエンジニアが EV に期待できる高レベルの安全性について人々を教育するためのフォーラムを提供しています。

テスラ ロードスターの高電圧システムは、保護ケースとジャケット ケーブル外での予想外の接触から護られています。高電圧部位にアクセスするには特別な道具が必要です。大きな衝撃を受けたり、車体が横転するような事故にあった場合、高電圧への露出リスクを減らすため、パック内で高電圧供給が自動的に遮断されます。エアバッグが作動することで、車内の高電圧回路は瞬時にシャットダウンします。高電圧システムはラベルの付いたケースに入れられ、訓練された技術者や緊急要員が認識できるマークにより色分けされています。

パックのケースは車内で大きな衝撃があった場合でも、内蔵部品に支障をきたす事無く耐えられるよう設計されています。 パックはシャーシの中でも圧力のかかる部位であり、自動車の後部を補強しています。ロードスターは、全米高速道路交通安全委員会の定める FMVSS (米国連邦自動車安全基準) の前面、側面、後面衝突試験を受けています。実際の衝突事故における報告により、前述のシナリオ下でもバッテリーパックが十分に保護されることが確認されています。

どんな状況下でも性能を発揮

一般的にリチウムイオン セルは 摂氏0度 以下で充電することができず、理論上では寒い環境での充電が不可能になってしまいます。この寒い気候での充電の障害を取り除くため、ロードスターには充電時に適切な温度までセルを温めるヒーターが組み込まれています。バッテリーパックのヒーターが無ければ、寒冷地に住むドライバーは充電に困難し、不完全な運転性能を経験することになります。

同様に、セルは高温環境下でも機能するように設計されています。世界で最も暑い環境でも高パフォーマンスの運転が可能です。気温が設定値以上になると、空調ユニットが冷やされた冷却液をパックに送ります。内燃エンジン自動車のラジエーター ファンと同じように、冷却液はモーター停止後も循環し続け、温度を適正レベルに保ちます。パックを冷却することで、暑い気候での運転直後にも素早く充電することが可能になります。このような冷却システムがなければ、暑い天候時に運転する度に、充電を開始するのが遅れてしまいます。

リサイクル

使用可能な寿命が終わると、セルとパックは合法的に埋立地に破棄できます。パックには重金属や毒性物質は使用されていません。構成部品を捨てることはできますが、テスラはバッテリーの 60% 以上の部品を再利用するリサイクル戦略を 実行しています。パックの生産量が増えれば、さらなるリサイクル段階が有益になり、リサイクル率は 90% に上昇します。リサイクル プロセスで再生された部品には価値があるため、リサイクルをすることに金銭的な インセンティブが生まれます。


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