客服中心
4009008281
作為電動車的核心部件之一，特斯拉（Tesla）的電池曾經被嘲笑、被詬病，甚至在實現銷售爆發(fā)式增長之后，仍有很多業(yè)界專家稱其“電池技術老舊”、“無核心競爭力”。原因在于特斯拉是唯一一家采用18650型鈷酸鋰離子電池的公司，這種電池一直用于筆記本電腦中，難登電動汽車之“大雅之堂”，并且存在安全隱患。事實果真如此嗎?
據車云網5月28日報道，作為動力輸出的后盾，電池對電動車的作用不言而喻。因為本身性能較穩(wěn)定、安全系數較高且可循環(huán)充電次數多，磷酸鐵鋰電池是目前市場上動力電池的首選，如雪佛蘭Volt、日產Leaf、比亞迪E6和Fisker Karma。
在汽車上使用鈷酸鋰電池，特斯拉算第一個
特斯拉則有些另類，他旗下的Roadster和Model S使用的是18650鈷酸鋰電池。與磷酸鐵鋰電池相比，這種電池雖然技術較為成熟，功率高、能量密度大、且一致性較高，但安全系數較低，熱特性和電特性較差，成本也相對較高。
據業(yè)內人士介紹，18650電池外電壓但凡低于2.7V或高于3.3V，都會出現過熱的癥狀。如果電池組較大且組內溫度梯度控制得不好，就會存在很大的起火風險。而電池技術的關鍵恰恰就是電壓電流和熱量控制，難怪Tesla被批評為電池技術不靠譜。
但實際上，被認為更安全可靠的磷酸鐵鋰電池也并非萬無一失。在制備的燒結過程中，氧化鐵在高溫環(huán)境下存在被還原成單質鐵的可能性，單質鐵會引起電池的微短路，這是電池中很忌諱的物質。此外，磷酸鐵鋰電池在實際生產中充放電曲線差異大，一致性較差且能量密度較低，這直接影響到電動車敏感的續(xù)航問題。海通國際證券公司最新的研報顯示：特斯拉電池能量密度(170wh/kg)大約是比亞迪電動車磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。
早在上世紀70年代，英國賓漢頓大學的Whittingham女士就發(fā)明了18650電池，這種電池常應用于筆記本電腦、強光手電等數碼產品上，但是，將這種直徑18mm、高65mm的圓柱形鋰電池用在汽車上，特斯拉是第一個吃螃蟹的人。
特斯拉的電池技術總監(jiān)Kurt Kelty曾經表示：特斯拉起初也嘗試了市面上超過300種電池，包括板型和方型電池，最終選擇了松下的18650電池，一方面，18650的能量密度更大且穩(wěn)定性與一致性更好。另一方面，18650可以有效降低電池系統(tǒng)的成本。并且，雖然每個電池單元的尺寸小，但每個單元的能量可控制在較小的范圍，與使用大尺寸電池單元時相比，即使電池組的某個單元發(fā)生故障，也能降低故障帶來的影響。此外，全球每年要生產數十億個18650型電池單元，安全級別也在不斷提高。
松下官網顯示，型號為NCR18650的鋰電池是一款高能量模型(HighCapacity)電池，該電池的名義伏特數為3.6V，名義最小容量為2750毫安時，重量為45.5克。并且，在特斯拉第二代車型Model S上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出3成。
據特斯拉首席技術官JB Straubel表述：從Roadster到Model S“轉型”的四年時間，電池組成本已經下降了約44%，并且仍然會繼續(xù)下降。松下曾在2010年向特斯拉投資3000萬美元，成為其股東之一。并且于2011年達成戰(zhàn)略協(xié)議，將負責特斯拉今后5年全部車輛的電池供應。按照特斯拉目前預計每年2萬輛的產量，松下18650將裝配在超過8萬臺Model S上。
6831節(jié)鋰電池的神奇重組
18650存在安全風險是不爭的事實，特斯拉如何“搞定”這一硬傷?秘密武器在于其電池管理系統(tǒng)，給出的解決方案是將6831節(jié)2安時左右的松下18650封裝電池通過串聯和并聯結合在一起。
Tesla Roadster電動跑車動力系統(tǒng)
要驅動一輛電動車，需要大量的18650電池，Tesla Roadster的電池系統(tǒng)包含6831節(jié)小電池，而Tesla Model S更是高達8000節(jié)，如何排列組裝這些數量眾多的小電池尤為重要。
這時候，特斯拉創(chuàng)始人之一Marc Tarpenning以往的經驗派上了用場。他曾是這個領域的專家并成功出售過一家公司。他把網絡控制領域用程序控制成百上萬臺服務器的模式搬到了特斯拉電池系統(tǒng)控制領域，通過一年的DOE(design of experiment，實驗設計)，用分層次管理的辦法成功控制了這6831節(jié)小電池以及電壓和溫度：
69個18650電池被并聯封裝成一個電池磚;
99個電池磚串聯成一個電池片;
11個電池片組成一個電池包，總計6831節(jié)。
僅僅有這些層次還不夠，對于每一個層次都要進行監(jiān)控，于是他們在每個電池單元、每個電池磚、每個電池片的兩端均設置有保險絲，一旦電池過熱或者電流過大則立刻融斷，斷開輸出。
僅僅有保險絲還是不夠，于是：
在每個電池片上，均設置有BMB (Battery Monitor board)即電池監(jiān)控板，用以監(jiān)控每個電池磚的電壓，溫度以及整個電池片的輸出電壓。
在整個電池包上，設置有BSM(Battery System Monitor),用以監(jiān)控整個電池包的工作環(huán)境。包括電池包的電流，電壓，溫度，濕度，方位，煙霧等。
在整車層面，設置有VSM (Vehicle SystemMonitor),用以監(jiān)控BSM。
這樣一套電池控制系統(tǒng)成為Tesla的技術核心,當特斯拉剛剛公布這套造價高昂的系統(tǒng)時(傳言高于20000美金)，很多業(yè)內人士不約而同地對其唱衰，認為將7000個電池放在汽車里的行為是可笑的。但事實卻給予他們有力的回應，雪佛蘭Volt起火、Fisker Karma車型更是一年內發(fā)生三次自燃事件，而反觀特斯拉，不論是Roadster還是Tesla Model S都從未發(fā)生過起火自燃事件。
Tesla Model S電池板與車架融為一體的設計
特斯拉已經和豐田、戴姆勒等廠商在電動車領域進行合作，包括為smart、奔馳A級、奔馳B級等車型電動版提供電池動力，給豐田RAV4電動車提供電池組和電機等。目前戴姆勒持有特斯拉4.3%的股份，豐田也持有特斯拉2.9%的股份。但是由于特斯拉正式投入市場的產品時間不長且數量不多，理論上完美的特斯拉電池系統(tǒng)還需繼續(xù)面臨實踐檢驗。
(關鍵字：特斯拉 鈷酸鋰 電池 汽車)
