แบตเตอรี่ 18650 กี่ก้อนในรถเทสลา?

เคยสงสัยไหมว่า แบตเตอรี่ 18650 กี่ก้อนในรถเทสลา อะไรที่เป็นแรงขับเคลื่อนให้รถยนต์ไฟฟ้าเหล่านี้เปลี่ยนแปลงวงการ? ถ้าคุณเป็นเหมือนผม คุณอาจพบว่าตัวเองกำลังสนใจเรื่องนี้ขณะศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้า

วันนี้ ในฐานะมืออาชีพ ผู้ผลิตแบตเตอรี่ 18650, ผมจะอธิบายให้เข้าใจง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้

นี่คือข้อเท็จจริง: รถ Tesla ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กทรงกระบอกหลายพันก้อนเชื่อมต่อกัน แต่จำนวนที่แน่นอน? ขึ้นอยู่กับรุ่นของ Tesla ที่เรากำลังพูดถึง

เรามาเริ่มกันเลย

แบตเตอรี่ 18650 คืออะไรแน่?

ก่อนที่เราจะเข้าสู่ตัวเลข มาทำความเข้าใจให้ตรงกันก่อน

แบตเตอรี่ 18650 เป็นชนิดของเซลล์ลิเธียมไอออนที่มีขนาดค่อนข้างตรงไปตรงมา:

• เส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม.
• ความสูง 65 มม.
• รูปทรงกระบอก
• มีน้ำหนักประมาณ 45-50 กรัม

อะไรที่ทำให้พลังงานเล็กๆ เหล่านี้พิเศษ? พวกมันให้พลังงานที่แรงมากเมื่อเทียบกับขนาด แต่ละเซลล์ให้แรงดันประมาณ 3.6 โวลต์และมีความจุระหว่าง 3.1-3.4Ah ขึ้นอยู่กับรุ่นที่เฉพาะเจาะจง

Tesla ไม่ได้ใช้แบตเตอรี่ 18650 ทั่วไปเพียงอย่างเดียว พวกเขาทำงานร่วมกับ Panasonic เพื่อสร้างรุ่นพิเศษที่มีเคมีเฉพาะทางซึ่งปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งานในยานยนต์ แบตเตอรี่เหล่านี้ให้พลังงานสูงขึ้นและมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ดีกว่า 18650 ทั่วไปที่พบในอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

สถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ของเทสล่า: ความมหัศจรรย์ด้านวิศวกรรม

แนวทางการออกแบบแบตเตอรี่ของ Tesla นั้นน่าประทับใจอย่างมาก แทนที่จะใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ไม่กี่ก้อน (เช่นผู้ผลิตรถ EV บางราย) พวกเขาเชื่อมต่อแบตเตอรี่ขนาดเล็กหลายพันก้อนเข้าด้วยกันเป็นระบบที่ซับซ้อน

นี่คือโครงสร้างของแพ็คแบตเตอรี่ Tesla ทั่วไปที่ใช้แบตเตอรี่ 18650:

• ระดับเซลล์: เซลล์ลิเธียมไอออน 18650 แต่ละเซลล์
• ระดับโมดูล: เซลล์จัดเรียงในโมดูล
• ระดับแพ็ค: โมดูลหลายตัวเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างชุดแบตเตอรี่ครบถ้วน

แต่ละโมดูลใน Tesla ประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ 444 ก้อน จัดเรียงในรูปแบบ “74p6s” ซึ่งหมายความว่า:

• เซลล์ 74 เซลล์เชื่อมต่อกันแบบขนาน
• 6 กลุ่มที่เชื่อมต่อแบบขนานเหล่านี้เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม

สิ่งนี้ทำให้แต่ละโมดูลมีแรงดันไฟฟ้าที่ระบุประมาณ 22.2V (6 × 3.7V) และความจุประมาณ 5.3-5.6kWh

แล้ว Tesla ใช้แบตเตอรี่ 18650 จำนวนเท่าไหร่?

มาถึงคำถามสำคัญ คำตอบจะแตกต่างกันไปตามรุ่น:

Tesla Roadster (รุ่นดั้งเดิม)

• เซลล์ 18650 ประมาณ 6,831 เซลล์
• จัดเรียงใน 11 แผ่น โดยมี 621 เซลล์ต่อแผ่น
• ความจุแบตเตอรี่รวม: 53 kWh

เทสล่า โมเดล S

• ชุดแบตเตอรี่ 85 kWh: เซลล์ 18650 จำนวน 7,104 เซลล์
• ชุดแบตเตอรี่ 60 kWh: เซลล์ 18650 ประมาณ 5,300-5,500 เซลล์

เทสลา โมเดล X

• เซลล์ 18650 ประมาณ 7,256 เซลล์ (ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าแบตเตอรี่)

ชุดแบตเตอรี่ Model S ขนาด 85 kWh ทั่วไปประกอบด้วย 16 โมดูลที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม โดยแต่ละโมดูลมี 444 เซลล์ ทำให้มีเซลล์ทั้งหมด 7,104 เซลล์ (444 × 16)

ขนาดของแพ็คก็ยังน่าประทับใจ – ประมาณ 210 ซม. × 150 ซม. × 15 ซม. น้ำหนักประมาณ 540 กิโลกรัม

ทำไม Tesla ถึงใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กจำนวนมาก?

คุณอาจสงสัย: ทำไมถึงใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กหลายพันก้อนแทนที่จะเป็นก้อนใหญ่ไม่กี่ก้อน? เป็นคำถามที่ดี และมีเหตุผลอันชาญฉลาดหลายประการที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบนี้:

1. การจัดการความร้อน

ด้วยเซลล์ขนาดเล็กจำนวนมาก ความร้อนจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งชุดแบตเตอรี่ ทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้นและป้องกันจุดร้อนที่เป็นอันตราย

2. ความทนทานต่อความผิดพลาด

ถ้าเซลล์หนึ่งล้มเหลวในแพ็คแบตเตอรี่ของ Tesla มันจะไม่ทำให้ระบบทั้งหมดล้มเหลว การจัดเรียงแบบขนานหมายความว่าเซลล์อื่นสามารถรับภาระแทนได้

3. ความยืดหยุ่นในการออกแบบ

การใช้เซลล์ทรงกระบอกขนาดเล็กช่วยให้นักวิศวกรของ Tesla มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการออกแบบแพ็คแบตเตอรี่ให้พอดีกับโครงสร้างของรถ

4. ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและซัพพลายเชน

รูปแบบ 18650 มีมานานหลายทศวรรษและมีขั้นตอนการผลิตที่เป็นที่ยอมรับ ซึ่งช่วยให้ต้นทุนต่ำกว่าการใช้เซลล์ที่ออกแบบเฉพาะอย่างสมบูรณ์

5. การเปลี่ยนชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์

หากส่วนหนึ่งของแบตเตอรี่ได้รับความเสียหาย เทสลาสามารถเปลี่ยนโมดูลแต่ละตัวแทนที่จะเปลี่ยนทั้งแพ็ค

วิวัฒนาการ: นอกเหนือจากเซลล์ 18650

ในขณะที่เซลล์ 18650 เป็นรากฐานของความสำเร็จในช่วงแรกของ Tesla แต่บริษัทก็ได้พัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยีแบตเตอรี่ของตนอย่างต่อเนื่อง

การเปลี่ยนไปใช้เซลล์ 2170

เริ่มตั้งแต่ Model 3 และ Model Y เทสลาได้เริ่มเปลี่ยนไปใช้เซลล์ 2170 ขนาดใหญ่ขึ้น (เส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. ความสูง 70 มม.) เซลล์ใหม่นี้ให้พลังงานมากขึ้นและมีประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้น

อนาคต: เซลล์ 4680

เทสลาได้เปิดตัวเซลล์ขนาดใหญ่มากขึ้น 4680 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 46 มม. ความสูง 80 มม.) ซึ่งสัญญาว่าจะให้:

• พลังงานมากขึ้น 5 เท่า
• กำลังไฟมากขึ้น 6 เท่า
• ระยะทางเพิ่มขึ้น 16%
• ต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า

วิธีการทำงานของระบบจัดการแบตเตอรี่ของ Tesla

การมีเซลล์ขนาดเล็กหลายพันก้อนจะเป็นฝันร้ายหากไม่มีระบบการจัดการที่ซับซ้อน ระบบจัดการแบตเตอรี่ของ Tesla (BMS) เป็นฮีโร่ที่ไม่โดนกล่าวถึงซึ่ง:

• ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของแต่ละโมดูล
• สมดุลการชาร์จไฟในทุกเซลล์
• ป้องกันการชาร์จเกินหรือการปล่อยลึกเกินไป
• แยกความล้มเหลวเพื่อปกป้องส่วนที่เหลือของแพ็ค
• เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

ระบบอัจฉริยะนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้แพ็คแบตเตอรี่ของเทสล่ามีความทนทานอย่างน่าประทับใจ แม้จะมีความซับซ้อนในการจัดการเซลล์แต่ละเซลล์จำนวนมาก

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแบตเตอรี่ทั้งหมดเหล่านั้น

ด้วยแบตเตอรี่หลายพันก้อนในแต่ละรถ จึงควรพิจารณาผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมด้วย:

ต้นทุนสิ่งแวดล้อมในการผลิต

การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีรอยเท้าทางสิ่งแวดล้อม รวมถึง:

• การขุดแร่ธาตุดิบ (ลิเธียม โคบอลต์ นิกเกิล)
• กระบวนการผลิตที่ใช้พลังงานสูง
• ความท้าทายในการจัดการของเสียทางเคมี

คำถามเกี่ยวกับการรีไซเคิล

เทสล่ากำลังดำเนินโครงการรีไซเคิลแบบปิดวงจรเพื่อกู้คืนวัสดุที่มีค่าจากแพ็คแบตเตอรี่เก่า เป้าหมายคือการกู้คืน:

• วัตถุดิบแบตเตอรี่สูงสุดถึง 92%
• ลดความจำเป็นในการขุดแร่ใหม่
• ลดรอยเท้าคาร์บอนตลอดอายุการใช้งานของรถยนต์

ประโยชน์สุทธิ

แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวมของเทสล่ามีค่าน้อยกว่ารถยนต์ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงในช่วงอายุการใช้งาน โดยเฉพาะเมื่อชาร์จด้วยพลังงานหมุนเวียน

สิ่งที่หมายความสำหรับเจ้าของเทสล่า

แล้วการมีแบตเตอรี่ 18650 นับพันก้อนในเทสล่าของคุณหมายความว่าอะไรสำหรับคุณในฐานะเจ้าของ?

ระยะทางและประสิทธิภาพ

จำนวนเซลล์จำนวนมากที่ทำงานร่วมกันคือสิ่งที่ทำให้เทสลามีระยะทางและคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่น่าประทับใจ

ความทนทานของแบตเตอรี่

ระบบการจัดการแบตเตอรี่และระบบควบคุมความร้อนที่ซับซ้อนของ Tesla ส่งผลให้มีอายุการใช้งานที่น่าประทับใจ รถ Model S รุ่นแรกหลายคันยังคงใช้งานได้ดีแม้หลังจากวิ่งไปมากกว่า 200,000 ไมล์

ความสามารถในการซ่อมแซม

การออกแบบแบบโมดูลาร์หมายความว่าหากส่วนหนึ่งของแพ็คแบตเตอรี่เสื่อมสภาพหรือได้รับความเสียหาย ก็ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนทั้งแพ็ค—มักจะเปลี่ยนเฉพาะโมดูลที่ได้รับผลกระทบ

คณิตศาสตร์ที่น่าทึ่งเบื้องหลังกลยุทธ์แบตเตอรี่ของ Tesla

ลองมองในแง่มุมนี้:

รถโมเดล S เพียงคันเดียวที่มีแบตเตอรี่ 18650 จำนวน 7,104 ก้อน มีเซลล์แบตเตอรี่มากกว่าราว 1,400 MacBook Pro หากคุณวางเซลล์ 18650 ทั้งหมดของเทสลารุ่น S ต่อกันเป็นแนวเดียวกัน จะยาวประมาณ 461 เมตร (เกินกว่าหนึ่งในสี่ไมล์)!

ความจุเก็บพลังงานรวมของรถเทสลาทุกคันบนถนนเป็นหนึ่งในระบบเก็บพลังงานแบบกระจายที่ใหญ่ที่สุดในโลก—โรงไฟฟ้าจำลองที่ซ่อนอยู่ในสายตา

แล้วจำนวนแบตเตอรี่ 18650 ในเทสลาคือเท่าไหร่? คำตอบสุดท้าย

เพื่อสรุป จำนวนแบตเตอรี่ 18650 ในเทสลาขึ้นอยู่กับรุ่นและการกำหนดค่าชุดแบตเตอรี่:

• Roadster รุ่นเดิม: ประมาณ 6,831 ก้อน
• Model S (85 kWh): 7,104 ก้อน
• Model X: ประมาณ 7,256 ก้อน

ในขณะที่รุ่น Tesla รุ่นใหม่ได้เปลี่ยนไปใช้รูปแบบเซลล์ที่แตกต่างกัน แต่เซลล์ขนาดเล็ก 18650 นับพันเหล่านี้คือสิ่งที่ทำให้รถยนต์ Tesla รุ่นแรกเป็นไปได้ โดยให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าระยะไกลในขณะที่หลายคนคิดว่ามันเป็นไปไม่ได้

ความเข้าใจ แบตเตอรี่ 18650 กี่ก้อนในรถเทสลา ช่วยให้เราเข้าใจถึงความมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมที่รถยนต์เหล่านี้เป็นจริง Tesla ไม่ได้แค่สร้างรถยนต์อีกคันหนึ่ง — พวกเขาได้จินตนาการใหม่ถึงสิ่งที่เป็นไปได้โดยการรวมแหล่งพลังงานขนาดเล็กนับพันเข้าไว้ด้วยกันเป็นสิ่งที่ปฏิวัติ