
特殊鋰電池技術
特斯拉的明星車型Model S是2013年的北美豪華車銷量冠軍,取得這樣的成績源于對電池技術的不懈追求和突破。
為了讓電動汽車更實用,Tesla正在拼命縮短充電時間。特斯拉首席技術官施特勞貝爾(Straubel)稱公司已將充滿電池的時間縮短到了5分鐘——這與加滿一箱油的時間差不多了。Tesla能實現如此短的充電時間,靠的是充電站可以提供120千瓦超高功率以及Tesla高出一般電動車電池儲能3倍的電池組及特殊的電池管理系統。
特斯拉是目前唯一采用18650型鈷酸鋰離子電池的汽車公司,這種電池一直用于筆記本電腦中,曾被認為技術老舊,難登大雅之堂。
早在20世紀70年代,英國賓漢頓大學的Whittingham女士就發明了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18毫米、高65毫米的圓柱形鋰電池用在汽車上,特斯拉是第一個吃螃蟹的人。
特斯拉電池技術總監Kurt Kelty表示:Tesla起初嘗試了市面上超過300種的電池,包括板形和方形電池,最終選擇了松下的18650型鈷酸鋰離子電池,原因主要是:能量密度更大且穩定性、一致性好;可以有效降低電池系統成本;生產規模大,安全級別不斷提高;尺寸小但可控性高,即使電池組的某個單元發生故障,也能降低故障帶來的影響。
從Roadster到Model S車型轉變的4年時間,電池組成本已經下降了約44%,并且仍在繼續下降。中國電池網(微號:mybattery),最具價值的電池行業垂直門戶,www.dlgct.cn。
18650電池安全系數較低,熱特性和電特性較差是不爭的事實,特斯拉的解決方法是把幾千節2安時18650封裝電池通過串聯和并聯結合在一起。驅動一輛電動車需要大量電能,Tesla Roadster的電池系統包含6831節小電池,Model S更是高達8000節,排列組裝這些數量眾多的小電池就成為其中的關鍵。
特斯拉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電池系統的控制上,通過一年的實驗設計,用分層次管理的辦法成功控制了近萬節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。僅僅有這些層次還不夠,每一個層次都要進行監控,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。
在每個電池片上,均設置有BMB (Battery Monitor board,電池監控板),監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,電池監控系統),監控電流、電壓、溫度、濕度、方位、煙霧等整個環境;在整車層面,設置有VSM (Vehicle System Monitor,車輛系統監視器),用以監控BSM。
這樣一套電池控制系統成為特斯拉的技術核心。當特斯拉首次公布這套造價高昂的系統時,幾乎成為笑柄,業內認為將近1萬個小電池放在汽車里的行為簡直愚不可及。但事實卻給予了有力回應,雪佛蘭Volt起火,Fisker Karma一年內發生3次自燃事件,而反觀Tesla,不論是Roadster還是Model S,都從未發生過起火自燃事件。

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