Tesla Model S: et si on regardait la batterie de 85 kWh de plus près?

Aujourd'hui, je vous propose un tout petit voyage au coeur de la batterie de 85 kWh qui équipe les Tesla Model S P85 et P85D, par exemple.

Tesla-P85D-Dual-Motors.jpgC'est vrai, je parle beaucoup de la Tesla Model S au travers de mes différents articles, car c'est une voiture fascinante qui démontre qu'une super-car électrique de forte autonomie est tout à fait possible aujourd'hui.

Intéressons-nous un peu à sa batterie, celle de 85 kWh. J'ai déjà eu l'occasion d'expliquer que ce pack de batterie était constitué de piles lithium-ion Panasonic 18650B (réf NCR18650B): exactement les même que celles qui équipent nos ordinateurs portables!

Voici les caractéristiques de cette pile, en provenance directe du site de Panasonic:

NCR18650B_specs.png

On constate que chaque pile délivre une capacité nominale typique de 3350 mAh (soit 3.35 Ah), et pèse 47.5 grammes. Ce sont deux des trois données très importantes dans le cadre des voitures électriques, car on recherchera toujours des technologies de batterie qui offre le plus d'énergie possible pour un poids le plus faible possible, la troisième donnée étant l'encombrement (le volume). La tension nominale est elle de 3.6 V. D'après la courbe de charge ci-dessous, tirée des caractéristiques techniques officielles, la NCR18650B a une tension de 4.2 V une fois totalement chargée:

NCR18650B_charge.png

Sachant que l'on a une batterie de 85 kWh, combien de piles y a t-il dans cette batterie?

De manière empirique, on peut dire qu'une pile renferme une énergie équivalente à 3.35 * 3.6 = 12.06 Wh.

On peut maintenant en déduire le nombre de piles nécessaire à l'aide du calcul simple suivant: 85000 / 12.06 = 7048 piles.

Le poids total de ces piles s'établirait alors à 7048 * 47.5 = 334780 grammes, soit 334.78 kg. Hors packaging, vous l'aurez compris.

C'est donc ce que nous donnent nos calculs.

Ceci étant, j'ai passé plusieurs heures à essayer de trouver des informations officielles permettant de valider ces calculs, et j'ai trouvé quelque chose sur des forums dédiés aux heureux possesseurs de Tesla Model S aux USA. L'un d'entre eux s'est amusé à acheter un pack de batterie usagé pour le démonter entièrement et faire le compte :-O

2014-08-19_19.10.42-1280.jpg

Une fois totalement chargée, on sait que cette batterie a une tension nominale d'environ 400 V (403.2 V plus précisément).

Ainsi que le montre la photo ci-dessus, représentant un pack de batterie ouvert, celui-ci est composé de 16 modules: on en voit très bien 14, et à l'avant-plan de la photo, il y en a deux de plus qui sont empilés.

Ces modules sont tous branchés en série. 403.2 / 16 = 25.2 V. Chaque module a une tension nominale de 25.2 V.

Un module est composé de 6 ensembles de piles. Ces 6 ensembles sont connectés en série dans un même module. Un seul ensemble a donc une tension nominale de 25.2 / 6 = 4.2 V. On retrouve là la valeur standard telle qu'indiquée dans les spécifications.

Enfin, un ensemble est constitué de piles toutes connectées en parallèle: elles sont installées côte à côte, et il y a des plaques de contact sur le dessous et le dessus de l'ensemble.

Le pack de batterie est donc composé d'un total de 96 ensembles de piles.

Chaque ensemble est constitué de 74 piles. Sa capacité nominale est donc de 74 * 3.35 = 247.90 Ah.

Un module, composé de 6 ensembles, contient donc 6 * 74 = 444 piles.

L'intégralité du pack de batterie contient donc 444 * 16 = 7104 piles exactement.

Notre calcul empirique, qui indiquait 7048 piles, était donc très proche de cette valeur officielle.

L'énergie totale du pack de batterie s'élève donc officiellement à 7104 * 12.06 = 85674.24 Wh, soit 85.67 kWh. C'est à peu de chose prêt ce qu'indique Tesla avec la batterie de 85 kWh. Ils ne comptent pas les poussières :)

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Commentaires

1. Le dimanche 9 octobre 2016, 00:08 par Goubault

Cellules : 335 kg / 85 kwh
Peut-on en conclure que cela donnerait environ 87 kg / 22 kwh ?
(Zoe actuelle et Zoé upgradee a 41 kWh curieuse similitude ?)
Renault indique pour le poids du pack (cellules + packaging) : 290 kg
Cela donnerait environ 200 kg pour le seul packaging : encore plus curieux
La communication de Renault semble pour le moins incertaine et même abusive ?

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