Explication puissance de charge chez TESLA

[cyberoni]

Bonjour à tous,

 

Je fais appel au spécialiste du forum en électricité pour pouvoir comprendre une chose qui me parait curieuse.

 

Pour mon KIA E-niro qui accepte 77 kW en puissance de charge maximum, on me dit que c'est normal car la batterie accepte 356v et 216A.

Donc si je fait le calcul P = V * A, cela me donne 356v * 216A = 77 kW

La je dit ok no problème  

 

Mon problème se situe au niveau de la puissance de charge d'une Tesla.

D’après les informations que j'ai pu récupérer, leurs batterie sont en 400v et en 200A comme mon E-niro.

Mais comment fait une Tesla model 3 pour charger à 250 kW.

Certaine de mes valeurs doivent être fausse où alors il charge en parallèle plusieurs bloques de batterie en même temps pour multiplier la puissance de charge (cela m'étonnerait).

 

A vous les Pro pour tout m'expliquer. 🤯

[Remy]

il y a une heure, cyberoni a dit :

Mais comment fait une Tesla model 3 pour charger à 250 kW.

Elle charge à 450A (quand les conditions favorables sont réunies).

[Moshe]

En fait, plus de 650A sur les chargeurs V3.

 

[R2D2]

Si la borne fournit un courant de 450 A, une batterie dont la tension est de 380 V par exemple (400 V = batterie pleine), chargera à une puissance de  171 kW non ?

Edit : avec 650 A ça marche mieux en effet : 247 kW !

Modifié novembre 17, 2020 par R2D2

[Enreflexion]

D'où l'intérêt de batteries à plus forte tension (800V) pour diminuer l'intensité à la borne, donc les échauffements et pertes aussi...

Et des bornes à l'architecture 900 à 1000V

[tech60]

Il y a 1 heure, cyberoni a dit :

Bonjour à tous,

 

Je fais appel au spécialiste du forum en électricité pour pouvoir comprendre une chose qui me parait curieuse.

 

Pour mon KIA E-niro qui accepte 77 kW en puissance de charge maximum, on me dit que c'est normal car la batterie accepte 356v et 216A.

Donc si je fait le calcul P = V * A, cela me donne 356v * 216A = 77 kW

La je dit ok no problème  

 

Mon problème se situe au niveau de la puissance de charge d'une Tesla.

D’après les informations que j'ai pu récupérer, leurs batterie sont en 400v et en 200A comme mon E-niro.

Mais comment fait une Tesla model 3 pour charger à 250 kW.

Certaine de mes valeurs doivent être fausse où alors il charge en parallèle plusieurs bloques de batterie en même temps pour multiplier la puissance de charge (cela m'étonnerait).

 

A vous les Pro pour tout m'expliquer. 🤯

Bonjour

Le problème est là,surtout après que kia est commercialisé le niro en annonçant 1 puissance de charge plus élevée puis est revenu en arrière et annonce maintenant un temps réduit (sur leur site pour le modèle 2021)

Bref une chose est sûre c'est que la puissance de charge est bridée sur le niro et le kona mais à combien pourraient ils charger s'ils ne l'étaient pas, là personne ne le sait à part ceux qui ont travaillé sur ces modèles.

[cyberoni]

il y a une heure, R2D2 a dit :

Si la borne fournit un courant de 450 A, une batterie dont la tension est de 380 V par exemple (400 V = batterie pleine), chargera à une puissance de  171 kW non ?

Edit : avec 650 A ça marche mieux en effet : 247 kW !

ça voudrait dire que les batteries des Tesla accepte 650A ???

ça me parait énorme non???

[cyberoni]

Il y a 1 heure, Moshe a dit :

En fait, plus de 650A sur les chargeurs V3.

 

C'est vrai que en haut a gauche sur l'image de la vidéo, on voit 374v et 670A.

C'est énorme a comparer aux autres marques.

[Moshe]

C'est effectivement une grosse intensité, mais la batterie n'est pas là ou le problème se pose. Les 650A rendent le circuit de charge assez massif et coûteux, mais pour chaque cellule de batterie, l'intensité qui leur parvient n'est pas l'intensité totale. Si chaque cellule est capable d'accepter 60W (4000 cellules pour la TM3), alors c'est au circuit de charge de fournir 60W à chaque cellule. La puissance de charge totale est de 250kW, mais que ce soit 400V et 600A ou 800V et 300A, chaque cellule se prendra ses 60W. Pour simplifier, l'intensité fournie par la borne, la batterie s'en moque.

[zeta]

il y a une heure, Moshe a dit :

C'est effectivement une grosse intensité, mais la batterie n'est pas là ou le problème se pose. Les 650A rendent le circuit de charge assez massif et coûteux, mais pour chaque cellule de batterie, l'intensité qui leur parvient n'est pas l'intensité totale. Si chaque cellule est capable d'accepter 60W (4000 cellules pour la TM3), alors c'est au circuit de charge de fournir 60W à chaque cellule. La puissance de charge totale est de 250kW, mais que ce soit 400V et 600A ou 800V et 300A, chaque cellule se prendra ses 60W. Pour simplifier, l'intensité fournie par la borne, la batterie s'en moque.

Il est en général plus facile de comparer les vitesses de charge en calculant en "C" (=Puissance[kW]/Capacité batterie[kWh] ou Intensité[A]/Capacité[Ah]), ce qui est indépendant du nombre de cellules, de leur taille et de leur disposition :

Kia Niro : capacité batterie (brute?) : 64kWh, Puissance de charge 77kW => Charge à 1,2C

Tesla Model 3 LR: capacité batterie brute : ~78kWh, Puissance de charge 250kW => Charge à 3,2C

 

Et pour reprendre la Ioniq 28 qui était un ovni à ce sujet à l'époque:

Ioniq 28 : capacité brute : 28kWh, Puissance de charge 70kW => Charge à 2,5C

 

Une charge à 1C est plutôt tranquille. Une charge à 3C est en revanche très rapide. Les tests de vieillissement en labo des cellules vont en général de 0,1C pour le tests les plus lents à 3C pour les tests les plus rapide. La dégradation allant très vite au delà de 3C, il est rare qu'il fasse même le test.

 

Après, il faut aussi garder en tête que les 250kW ne sont atteints que sur une zone très limitée (entre 5 et 15% de souvenir) mais ne sont pas tenus plus longtemps, donc cette puissance impressionnante reste un pic, et c'est plutôt 200kW qui est maintenu.

[cyberoni]

il y a une heure, zeta a dit :

Il est en général plus facile de comparer les vitesses de charge en calculant en "C" (=Puissance[kW]/Capacité batterie[kWh] ou Intensité[A]/Capacité[Ah]), ce qui est indépendant du nombre de cellules, de leur taille et de leur disposition :

Kia Niro : capacité batterie (brute?) : 64kWh, Puissance de charge 77kW => Charge à 1,2C

Tesla Model 3 LR: capacité batterie brute : ~78kWh, Puissance de charge 250kW => Charge à 3,2C

 

Et pour reprendre la Ioniq 28 qui était un ovni à ce sujet à l'époque:

Ioniq 28 : capacité brute : 28kWh, Puissance de charge 70kW => Charge à 2,5C

 

Une charge à 1C est plutôt tranquille. Une charge à 3C est en revanche très rapide. Les tests de vieillissement en labo des cellules vont en général de 0,1C pour le tests les plus lents à 3C pour les tests les plus rapide. La dégradation allant très vite au delà de 3C, il est rare qu'il fasse même le test.

 

Après, il faut aussi garder en tête que les 250kW ne sont atteints que sur une zone très limitée (entre 5 et 15% de souvenir) mais ne sont pas tenus plus longtemps, donc cette puissance impressionnante reste un pic, et c'est plutôt 200kW qui est maintenu.

La capacité brut du KIA E-niro est de 67 kW soit 1.15c. Ce qui fait vraiment tranquille. loool

[jch@11]

Il y a 14 heures, zeta a dit :

 

Après, il faut aussi garder en tête que les 250kW ne sont atteints que sur une zone très limitée (entre 5 et 15% de souvenir) mais ne sont pas tenus plus longtemps, donc cette puissance impressionnante reste un pic, et c'est plutôt 200kW qui est maintenu.

https://youtu.be/C0u8T56uId0

[cyberoni]

J'ai réussi a trouver sur internet une plaque de signalisation d'un supercharger TESLA V3.

Il y est indiquer en sortir DC 631A et 500v.

 

Comme ça, c'est confirmer pour l'ampérage.

 

[Enreflexion]

Il y a 15 heures, cyberoni a dit :

La capacité brut du KIA E-niro est de 67 kW soit 1.15c. Ce qui fait vraiment tranquille. loool

oui, donc Kia pourrait donc tranquillement passer à 1.5C sur eNiro et eSoul64 (utiles) pour arriver à 100 kW ce qui serait plus actuel notamment nouveaux VE sortis tels que l'ID3 qui y sont voire même plus comme 125 kW pour l'ID3 77 kWh ...

 

Modifié novembre 18, 2020 par Enreflexion

[Remy]

Il y a 18 heures, Moshe a dit :

chaque cellule se prendra ses 60W. Pour simplifier, l'intensité fournie par la borne, la batterie s'en moque.

Mais ça revient exactement au même...

Si on répartit la puissance de charge dans 4000 cellules, chaque cellule n'a que 1/4000 de la capacité totale.

Chaque cellule ayant une capacité d'environ 18 Wh, une charge à 60W, c'est une puissance (donc intensité) très élevée par rapport à sa capacité.

 

[alfniev]

3C pour la recharge , est-ce vraiment un problème ? , sachant que c'est sur un plage limitée et avec une batterie supervisée et gérée en température.

 

a coté , on voit en modélisme du 90C en décharge !!!!

http://www.mission-modelisme.com/batteries-lipo-carbon-pro-saddle-pack-2s-7-4v-5500mah-90c-prises-en-tube.html

[jch@11]

Hélas, au jour de maintenant, c'est bien beau d'annoncer des 100 kW et plus mais sur nos routes, les bornes qui délivrent ces puissances sont très peu nombreuses.

A part ionity, essentiellement sur autoroute, et total qui pointe doucement le bout de son nez, c'est Waterloo morne plaine 😕

Amha, on en a encore pour au moins 2/3 ans avant de tirer réellement l'avantage du 100 kW et +.

Modifié novembre 18, 2020 par jch@11

[alfniev]

Même constat fin 2016 en achetant ma ioniq en me disant que ça viendrai progressivement.

Au final 3 ans après la situation est toujours chaotique , et toujours avec un avenir incertain.

Fin 2019 , comme beaucoup d'usager VE , j'ai cassé ma tirelire pour mon second VE et oublié le stress de la recharge sur les grand trajets.

[jch@11]

En 2018, j'ai aussi cassé ma tirelire pour avoir une zoé (il était pas gros le cochon).

En 2019, les quelques piècettes supplémentaires tombés dans le cochon m'ont permis de commander la e208 (coup de coeur)  reçue en début d'année.

 J'avais beaucoup d'espoir sur le développement des bornes rapides permettant de profiter des 100 kW (même si c'est en pic, ils sont là) et aussi pouvoir profiter du réseau izivia, même s'il n'était pas exempt de problème... 

1 an plus tard, force est de constater que ça n'a pas tellement évolué. Ça a même régressé vu la disparition quasi total d'izivia.

Bon, après avec l'utilisation faite au quotidien et surtout les évènements sanitaires de cette année 2020, on a pas eu trop l'occasion de profiter de la recharge rapide.

Modifié novembre 18, 2020 par jch@11

[Rozlou]

Bonjour

Une des données qui doit intervenir dans la puissance maximale de recharge est la résistance interne de la batterie. Car cette donnée conditionne l’échauffement de la batterie pendant la recharge.

J’ai fait des mesures de la résistance interne de la batterie de mon e-Niro 64kWh et je vous les présente ci-dessous.

Protocole d’essai : lors d’un trajet sur autoroute (avant reconfinement), j’ai enregistré la puissance et la tension de la batterie (au moyen d’un module On Board Diagnostics) sur une bretelle de sortie d’un échangeur lors de la phase de décélération (recharge de la batterie par régénération), puis sur la bretelle d’entrée du même échangeur lors de la phase de réaccélération (décharge de la batterie). J’ai pris ainsi un certain nombre de points de mesure (puissance, tension) dans chacune des deux phases (régénération, décharge).
Ensuite pour chacun des points de mesure, j’ai calculé le courant I circulant dans la batterie à partir de la puissance P délivrée (ou absorbée) et de sa tension U aux bornes en utilisant la fameuse formule I = P / U.
A partir de là, j’ai tracé le nuage de points de mesure dans un plan (I, U) afin de voir si on constate une certaine proportionnalité. Si oui, le coefficient de proportionnalité nous donne la valeur de la résistance interne de la batterie.

Conditions de l’essai : un jour de septembre, température extérieure 18°, température initiale de la batterie 20°, état de charge de la batterie 82%, tension initiale de la batterie (mesurée en roue libre juste avant l’essai) 378V.

Résultats : les deux figures ci-dessous présentent les points de mesure dans un plan (P, U) pour la première figure, et dans un plan (I, U) pour la deuxième.

 

 

Les points dans la partie gauche du plan (puissance négative) correspondent aux mesures prises pendant la phase de décélération, où j’ai actionné la « palette de gauche » pour solliciter le ralentissement par régénération. La puissance réinjectée dans la batterie plafonne à 100kW (palette de gauche maintenue tirée). Les points dans la partie droite du plan (puissance positive) correspondent aux mesures prises pendant la phase de réaccélération, en variant ma pression sur l’accélérateur. Au maximum, la puissance soutirée de la batterie atteint 150kW (à quelques kW près).

On voit que d’une part, recharger la batterie ne peut se faire que si on présente à ses bornes une tension supérieure à sa valeur à vide. D’autre part, décharger la batterie conduit à faire baisser sa tension aux bornes à une valeur inférieure à sa tension à vide. Et enfin plus on charge ou décharge la batterie, plus sa tension monte ou baisse (respectivement). D’où l’allure globale de la courbe, en pente descendante de la gauche vers la droite.

 

 

A partir des mesures de P et de U, on en déduit les valeurs du courant I pour chaque point de mesure (on divise la puissance P du point de mesure par la tension U du même point de mesure). Et on trace (figure ci-dessus) ces points de mesure dans le plan (I, U).

A gauche, les points correspondant à la régénération, où le courant entre dans la batterie pour la recharger. A droite les points correspondant à la décharge de la batterie, où le courant sort de la batterie.

Au maximum, on observe un courant de charge d’environ 250A, et un courant de décharge d’environ 420A. La figure présente également la droite de tendance calculée par Excel. Celle-ci est d’équation U = 379 - 0.044 I. Le coefficient de corrélation (R2) est très proche de 1 (0.99), ce qui confirme l’impression visuelle : la proportionnalité entre U et I est presque parfaite, sur l’ensemble de la courbe (régénération et décharge). Le coefficient de proportionnalité (0.044) a la dimension d’une résistance, et en reprenant le schéma électrique d’alimentation/soutirage de la batterie, on identifie ce coefficient à la résistance interne de la batterie.

Cet essai conduit donc à mesurer la résistance interne de la batterie du Kia e-Niro 64kWh à la valeur R = 0.044 Ohm.

C’est à la fois peu et non négligeable. Ce dernier point est illustré par le calcul des pertes pour différents niveaux de charge/décharge (c’est symétrique). Pour les calculs ci-dessous on prend la valeur nominale de la tension de la batterie, soit 356V (cette valeur correspond à la tension à vide pour un état de charge de 50%). Les pertes par effet Joule dans la batterie sont égales à R fois I au carré :
-    Pour une charge / décharge de 7kW (recharge sur Wallbox par exemple), le courant dans la batterie est d’environ 20A, les pertes sont d’environ 18W
-    Pour une charge / décharge de 28kW (puissance à mobiliser en moyenne pour maintenir le 130km/h sur du plat par exemple) : courant d’environ 79A, pertes de l’ordre de 270W
-    Pour une charge / décharge de 50kW (recharge sur borne DC 50kW par exemple) : courant proche de 140A, pertes de l’ordre de 860W
-    Pour une charge / décharge de 77kW (niveau de recharge max sur borne DC) : courant proche de 210A, pertes de 1.9kW environ
-    Pour une charge / décharge de 100kW (niveau max de régénération) : courant de l’ordre de 280A, pertes atteignant 3.4kW
-    Pour une décharge de 150kW (niveau max de traction) : courant d’environ 420A, pertes atteignant 7.8kW.

On voit que si, à faible puissance, les pertes sont négligeables ou contenues, ce n’est pas le cas à des puissances dépassant 50kW. Et ces pertes sont inévitablement transformées en chaleur. Quand ces sollicitations à puissance élevée sont liées à des fortes accélérations ou décélérations, elles ne durent pas très longtemps, et la chaleur ainsi dégagée conduit à une élévation modérée de la température de la batterie. Mais quand il s’agit d’une recharge à forte puissance qui dure plusieurs dizaines de minutes, il faut pouvoir évacuer cette chaleur pendant toute cette durée, sans que la batterie ne dépasse sa température limite.

On tient peut-être là une partie de l’explication de la limite de recharge du e-Niro à 77kW alors que le système d’alimentation est dimensionné pour 100kW en régénération et 150kW en traction. (??)

 

La mesure de résistance interne de la batterie que j’ai présentée ici correspond à celle du KIA e-Niro 64kWh, batterie de marque SK Innovation et de technologie Li-ion polymère NCM622. Il serait intéressant de pouvoir comparer cette valeur de résistance avec celle qui pourrait être mesurée sur les batteries d’autres marques (LG Chem, Panasonic, CATL, AESC, Samsung, Accumotive, ...) et les batteries d’autres véhicules électriques (Hyundai, Tesla, Nissan, Renault, Peugeot, Volkswagen, Honda, Jaguar, Mercedes, BMW,…). La méthodologie de mesure que j’ai présentée ci-dessus pourrait être utilisée ou adaptée pour ce faire. On pourrait peut-être ainsi voir si les véhicules autorisant une recharge à très forte puissance sont ceux qui disposent d’une batterie à résistance interne plutôt faible, réduisant les pertes par effet Joule et donc facilitant son maintien dans sa plage de température nominale.

Commentaires et remarques bienvenus !

Modifié novembre 19, 2020 par Rozlou