特斯拉電動(dòng)汽車電池

noteaboutTesla20130724美國(guó)電動(dòng)車公司Tesla（特斯拉）首席技術(shù)官施特勞貝爾(Straubel)，2013年7月稱公司終于將充滿電池的時(shí)間縮短到了5分鐘——這已經(jīng)跟加滿一箱油的時(shí)間差不多了。為了讓電動(dòng)汽車更實(shí)用，Tesla正在拼命縮短充電時(shí)間2013年5月Tesla剛剛宣布了一項(xiàng)升級(jí)，將這個(gè)時(shí)間縮短到20分鐘。2012年9月Tesla一度宣布專為ModelS和未來(lái)電動(dòng)車型設(shè)計(jì)“超級(jí)充電站”網(wǎng)絡(luò)，據(jù)稱“能夠在30分鐘內(nèi)將電池充滿一半”。Tesla能實(shí)現(xiàn)如此短的充電時(shí)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(dòng)車電池儲(chǔ)能三倍的電池組及特殊的電池管理系統(tǒng)。Tesla的電池曾經(jīng)被嘲笑、被詬病，甚至在實(shí)現(xiàn)銷售爆發(fā)式增長(zhǎng)之后，仍有很多業(yè)界專家稱其“電池技術(shù)老舊”、“無(wú)核心競(jìng)爭(zhēng)力”。Tesla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(dòng)汽車之“大雅之堂”，并且存在安全隱患。18650型鈷酸鋰離子電池特點(diǎn)：技術(shù)較為成熟，功率高、能量密度大,且一致性較高，但安全系數(shù)較低，熱特性和電特性較差，成本也相對(duì)較高。18650電池外電壓但凡低于2.7V或高于3.3V，都會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的癥狀。上世紀(jì)70年代，英國(guó)賓漢頓大學(xué)的Whittingham女士就發(fā)明了18650電池。直徑18mm、高65mm的圓柱形鋰電池Tesla旗下首款車型Roadster使用的是18650鈷酸鋰電池。在Tesla第二代車型ModelS上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出三成。而第二款量產(chǎn)車型ModelS使用的是松下定制的三元材料電池，即鎳鈷鋁三元正極材料的鋰電池，業(yè)界俗稱NCA。磷酸鐵鋰電池在實(shí)際生產(chǎn)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(dòng)車敏感的續(xù)航問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示，鈷酸鋰的理論密度為5.1g/cm3，商品鈷酸鋰的振實(shí)密度一般為2.0-2.4g/cm3；而磷酸鐵鋰的理論密度僅為3.6g/cm3。海通國(guó)際證券公司最新的研報(bào)表明：特斯拉電池能量密度（170wh/kg）大約是比亞迪電動(dòng)車磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。Tesla選擇松下估算鋰離子電池的原因選擇了松下的18650電池，原因主要有以下四點(diǎn)：1）能量密度更大且穩(wěn)定性、一致性更好；2）可以有效降低電池系統(tǒng)的成本；3）全球每年生產(chǎn)數(shù)十億個(gè)18650電池，安全級(jí)別不斷提高；4）尺寸小但可控性高，即使電池組的某個(gè)單元發(fā)生故障，也能降低故障帶來(lái)的影響。電池的要求：性能較穩(wěn)定、安全系數(shù)較高且可循環(huán)充電次數(shù)多。磷酸鐵鋰電池是目前市場(chǎng)上動(dòng)力電池的首選，如雪佛蘭Volt、日產(chǎn)Leaf、比亞迪E6和FiskerKarma。Tesla解決鈷酸鋰離子電池安全風(fēng)險(xiǎn)的辦法：電池管理系統(tǒng)，給出的解決方案是將6831節(jié)2安時(shí)左右的松下18650封裝電池通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合在一起。69個(gè)18650電池被并聯(lián)封裝成一個(gè)電池磚；99個(gè)電池磚串聯(lián)成一個(gè)電池片；11個(gè)電池片組成一個(gè)電池包，總計(jì)6831節(jié)。僅僅有這些層次還不夠，對(duì)于每一個(gè)層次都要進(jìn)行監(jiān)控，于是他們?cè)诿總€(gè)電池單元、每個(gè)電池磚、每個(gè)電池片的兩端均設(shè)置有保險(xiǎn)絲，一旦電池過(guò)熱或者電流過(guò)大則立刻融斷，斷開(kāi)輸出。僅僅有保險(xiǎn)絲還是不夠，于是：在每個(gè)電池片上，均設(shè)置有BMB(BatteryMonitorboard)即電池監(jiān)控板，用以監(jiān)控每個(gè)電池磚的電壓，溫度以及整個(gè)電池片的輸出電壓。在整個(gè)電池包上，設(shè)置有BSM（BatterySystemMonitor),用以監(jiān)控整個(gè)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(shè)置有VSM(VehicleSystemMonitor),用以監(jiān)控BSM。這樣一套電池控制系統(tǒng)成為Tesla的技術(shù)核心,當(dāng)Tesla剛剛公布這套造價(jià)高昂的系統(tǒng)時(shí)（傳言高于20000美金），很多業(yè)內(nèi)人士不約而同地對(duì)其唱衰，認(rèn)為將7000個(gè)電池放在汽車?yán)锏男袨槭强尚Φ摹５聦?shí)卻給予他們有力的回應(yīng)，雪佛蘭Volt起火、FiskerKarma車型更是一年內(nèi)發(fā)生三次自燃事件，而反觀Tesla，不論是Roadster還是TeslaModelS都從未發(fā)生過(guò)起火自燃事件。Tesla已經(jīng)和豐田、戴姆勒等廠商在電動(dòng)車領(lǐng)域進(jìn)行