Réflexions sur la batterie du Kona 64kWh

[dompas]

Je ne suis pas électricien mais j'ai quelques notions en matière d'électricité basse tension et notamment en courant continu.

 

Chacun sait que la batterie du Kona 64kWh a une tension de 356v et que cette batterie est composée de 96 cellules.

On peut supposer que ces 96 cellules sont assemblées en série ce qui correspondrait à une tension unitaire de 3,7v soit la tension d'un accumulateur lithium-ion de type 18650 qu'on peut trouver dans différents appareils rechargeables (ordinateurs, aspirateurs et bien d'autres applications).

 

L'accumulateur 18650 peut avoir différentes capacités tout en conservant les mêmes dimensions (800mAh jusqu'à 12000mAh), il est évident que son prix unitaire est variable suivant sa capacité (1,5€ à une quinzaine d'€ unitaire)

 

Mais de quoi est composé chaque cellule de nos batteries de Kona?

Je n'ai pas de certitudes mais on pourrait imaginer une composition de 10 accus 18650 de 3,7v 6400mAh montés en parallèle ce qui donnerait une tension de 3,7v sous 64000mAh (64kWh) x par 96 cellules identiques en série = 356v et 64kWh composé de 960 accumulateurs lithium-ion 3,7v 6400mAh ?

On peut également supposer une composition de 20 accus de 3,7v 3200mAh branchés en série 2 par 2 et chaque série en parallèle ce qui donne le même résultat mais 1920 accus ça pèse 2 fois plus lourd et ça prend le double de volume, donc je ne pense pas que ce soit la bonne solution. Mais on pourrait très bien imaginer de remplacer les accus de 6400mAh par des 12000mAh pour le même encombrement et avoir une capacité totale de 120kWh pour 4 à 5000€ de plus, imaginez un peu un Kona avec 1000km d'autonomie ?

 

Vous me suivez? parlons de prix maintenant, 1 élément accumulateur 18650 de 3,7v et 6400mAh coute (chez les Chinois) aux alentour de 5€, si on achète par 1000 le prix unitaire sera bien inférieur, aux alentours de 4€ soit un coût de moins de 4000€ pour reconditionner ou fabriquer entièrement une batterie de Kona (8000€ avec des accus de 12000mAh) sans compter la main d’œuvre, c'est très peu au regard d'une batterie neuve qui coûte approximativement la moitié du prix de la voiture ?

 

Une batterie de VE n'est pas composé que de cellules, il y a aussi des BMS pour équilibrer la tension de charge de chaque élément, un circuit de refroidissement pour maintenir l'ensemble à une température correcte, une enveloppe en aluminium pour protéger le tout.

 

Si vous regarder sur you tube, il y a quantité d'amateurs qui fabriquent des batteries de toutes capacités avec des accus 18650 du commerce pour une utilisation de stockage d'électricité photovoltaîque ou pour alimenter trottinettes et vélos électriques.

Tout ceci porte à réflexion ?

[Remy]

il y a 22 minutes, dompas a dit :

Mais de quoi est composé chaque cellule de nos batteries de Kona?

Parmi les grands constructeurs, il n'y a que Tesla qui utilise des cellules cylindriques (de type 18xxx).

 

Tous les autres constructeurs utilisent des cellules prismatiques de plus grande capacité.

 

Mais même si c'était le cas,

il y a 22 minutes, dompas a dit :

64kWh composé de 960 accumulateurs lithium-ion 3,7v 6400mAh

Ben non, 960 * 3.7 * 6.4 = 22,7 kWh

 

Quelle que soit la configuration (Série / Parallèle) utilisée, il faudrait au minimum 64000 / (3.7 * 6.4) = 2702 cellules pour un stockage de 64 kWh.

Et même avec des 12000 mAh, il faudrait encore 1440 cellules pour "seulement" 64 kWh.

 

En terme de coût, on arrive à 10800€ de cellules pour une batterie à base de cellules 6400 mAh.

 

Modifié septembre 16, 2019 par Remy

[dompas]

il y a 21 minutes, Remy a dit :

Parmi les grands constructeurs, il n'y a que Tesla qui utilise des cellules cylindriques (de type 18xxx).

 

Tous les autres constructeurs utilisent des cellules prismatiques de plus grande capacité.

 

 

Ben non, 960 * 3.7 * 6.4 = 22,7 kWh

 

 

 

Effectivement je m'est gouré, j'ai mélanger les Ah avec Wh  ?

 

 

Modifié septembre 16, 2019 par dompas

[flo18]

Il y a 3 heures, dompas a dit :

, imaginez un peu un Kona avec 1000km d'autonomie ?

 

 

ça, il suffit de demander à @Alergo ?

[Juno]

Il y a 15 heures, dompas a dit :

Chacun sait que la batterie du Kona 64kWh a une tension de 356v et que cette batterie est composée de 96 cellules

98 cellules plutôt ; l'extendedpids pour Torque Pro a été mis à jour à ce sujet :

https://forums.automobile-propre.com/topic/forum-•-obd-kona-ev-14184/?page=3

Après ce correctif, Torque Pro affiche bien 98 "cell groups", comme prévu dans cette description :

https://electricrevs.com/2018/12/20/exclusive-details-on-hyundais-new-battery-thermal-management-design/

Extrait : "The 294 cells in the pack are wired together three at a time into 98 cell groups which are shown as alternating blue and brown bands in the image."

 

@Xian07 nous avait révélé que ces "cell groups" regroupaient 3 cellules élémentaires de 4,1V connectées en parallèle. La panne d'un de ces trois éléments limite la capacité totale à ... 66% (faut se taper tout le thread pour comprendre).

 

Modifié septembre 17, 2019 par Juno

[Juno]

Pour info une 18650 possède sa propre électronique intégrée, c'est pour cela qu'elles sont si longues

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_battery_sizes#Cylindrical_lithium-ion_rechargeable_battery

Extrait : "Many types are also available with an internal protection circuit to prevent over-discharge and short-circuit damage. This can increase their physical length; for example, an 18650 is around 65 mm long, but may be around 68 mm long with an internal protection circuit."

 

Modifié septembre 17, 2019 par Juno

[Ocni]

Moi non plus je suis pas trop calé dans le domaine, mais je crois qu'on est plutôt sur 96 cellule de 4.1V ce qui nous donne un voltage total de 394V

394Vx200A= 78.8kW soit approximativement la crête qu'on observe en charge sur Ionity CQFD

 

[Juno]

Il y a 4 heures, Ocni a dit :

Moi non plus je suis pas trop calé dans le domaine, mais je crois qu'on est plutôt sur 96 cellule de 4.1V ce qui nous donne un voltage total de 394V

394Vx200A= 78.8kW soit approximativement la crête qu'on observe en charge sur Ionity CQFD

? il y a 98 modules : 98 x 4,1 = 401,8V

[Remy]

En réalité, la tension de chaque cellule évolue au cours de la charge :

• 3,6 à 3,7V à vide
• 4,1 à 4,2V à pleine charge

Les limites précises dépendent de la chimie des cellules et des marges prises par le constructeur de la batterie.

 

Disons que la tension évolue de 3,7 à 4,1V.

• En début de charge sur Ionity, on est limité à 200A, la puissance de charge est donc de 3.7 * 98 * 200 = 72,5 kW
• En milieu de charge, avec les cellules à 4V la puissance est de 78,4 kW
• Au delà, la charge s'effectue à tension constante (environ 400V, soit 4,08V par cellule) et l'intensité diminue, donc la puissance baisse...

[Invité]

La courbe de charge ne correspond pas exactement à ces calculs.

[Remy]

Parce que d'autres paramètres interviennent (des sécurités baissent l'intensité pour éviter la surchauffe des cellules et pour limiter le vieillissement).

Mais ça ne remet pas en cause le principe : on le voit dans la phase de 10 à 40% : le courant est maximal et constant, la tension augmente progressivement et la puissance aussi.

 

Et c'est pour ça qu'on n'atteint pas les 78 kW (qui correspondraient à 200A avec des cellules à 4V).

Modifié septembre 18, 2019 par Remy

[flo18]

@Pzucchel dans le forum eniro a fait des mesures très précises sur les charges de la batterie et tout tourne effectivement autour du voltage des cellules comme expliqué par Rémy.

 

Finalement c'est assez "basique" comme mécanisme et ça me semble assez cohérent au niveau "difficulté" et production industriel automobile.

 

dit autrement, plus c'est simple moins il y aura de pb  

[Invité]

Il y a 22 heures, Remy a dit :

En réalité, la tension de chaque cellule évolue au cours de la charge :

• 3,6 à 3,7V à vide
• 4,1 à 4,2V à pleine charge

Les limites précises dépendent de la chimie des cellules et des marges prises par le constructeur de la batterie.

 

Disons que la tension évolue de 3,7 à 4,1V.

• En début de charge sur Ionity, on est limité à 200A, la puissance de charge est donc de 3.7 * 98 * 200 = 72,5 kW
• En milieu de charge, avec les cellules à 4V la puissance est de 78,4 kW
• Au delà, la charge s'effectue à tension constante (environ 400V, soit 4,08V par cellule) et l'intensité diminue, donc la puissance baisse...

Le graphique ne retrace pas un début de charge plus faible et une augmentation en milieu mais bien une première phase élevé en réduction ensuite voilà l'objet de ma remarque.

[Remy]

il y a une heure, Alergo a dit :

Le graphique ne retrace pas un début de charge plus faible et une augmentation en milieu

Eh bien, moi je vois un début de charge en dessous de 75 kW et on passe au dessus de 75 kW vers les 30% de charge.

J'appelle ça une augmentation.

 

Par la suite, l'intensité est réduite par palier, mais on voit que sur chaque palier la puissance est en légère augmentation.

[Invité]

il y a 26 minutes, Remy a dit :

Eh bien, moi je vois un début de charge en dessous de 75 kW et on passe au dessus de 75 kW vers les 30% de charge.

J'appelle ça une augmentation.

 

Par la suite, l'intensité est réduite par palier, mais on voit que sur chaque palier la puissance est en légère augmentation.

C'est aussi une interprétation 10% 72 kW et 40 % 78 kW.

La baisse étant effective avant les 50 % dont tu parlais.

Modifié septembre 18, 2019 par Invité