18650是可充電鋰離子電池的一種型號,它的命名來源于這種電池的尺寸——18mm*65mm,但由于還要加入保護電路,所以電池的實際尺寸要略微大幾零點幾毫米。18650電池的主要用途,是筆記本電腦的電池,它有很多生產(chǎn)廠商;而特斯拉則選用了松下提供的18650電池,但要注意特斯拉使用的電池與筆記本中的電池還是有差別。18650只是一個統(tǒng)稱。
早前特斯拉的第一代電動跑車、基于蓮花Elise地盤的特斯拉Roadster,使用的也是松下18650電池,只不過電池容量為2100mAh,而后來Model S采用的18650A型電池的容量則為3100mAh。后者不僅在容量上有所提升,由于正極材料從之前的鈷酸鋰(LCO)改為了鎳鈷鋁酸鋰(NCA),使其在使用壽命、輸出功率、安全性以及溫度控制方面有不小的提升。鎳鈷鋁酸鋰電池,是所謂的三元電池的一種;而三元電池,則是指正極材料由三種不同元素組成的鋰電池。除了鎳鈷鋁酸鋰,三元電池還有鎳鈷錳酸鋰電池。
下面我們以85kWh的電池組為例,來看下它的內(nèi)部設(shè)計是怎么樣的。首先,85kWh電池組,由共計16個電池包組成。電池包的排列非常規(guī)整,兩組、每組7個并列排放,然后還有另外2個上下堆疊放在電池組的頭部突出部分,其中上面的電池包是反過來放的。每一個電池包內(nèi)部都有同樣的冷卻液循環(huán)系統(tǒng),以及一塊電控板。
冷卻液循環(huán)系統(tǒng),在電池包的內(nèi)部呈S型排列,它將444塊電池縱向劃分為了7組,每組兩列。所以說,特斯拉對于電池溫度的控制,已經(jīng)精確到了單個電池單元。由此,我們可以看出特斯拉采用這種“筆記本”電池的好處之一,那就是做到更精確的溫度控制,使冷卻系統(tǒng)能夠貫穿整個電池內(nèi)部。
在動力電池的冷卻方面,有兩種主流選擇:空氣冷卻或液體冷卻??諝饫鋮s,顧名思義靠行駛過程中的氣流來帶走熱量,這種冷卻系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡單,但效率也低、而且占用空間較大;相比之下,液體冷卻效率最高,適合特斯拉裝備的大功率電池,而且在結(jié)構(gòu)設(shè)計上比空氣冷卻要更加靈活,但關(guān)鍵因素是成本較高。不僅如此,液體冷卻還會存在冷卻液外泄的危險,后期的保養(yǎng)與維護成本也較高。
除了電池外,最重要的就是電動機了。特斯拉Model S采用的,是由特斯拉與臺灣富田公司共同研發(fā)與制造的三相交流感應(yīng)電機。特斯拉汽車之所以叫做特斯拉,就是因為他們采用了由物理學家尼古拉?特斯拉發(fā)明的感應(yīng)電機。所以,電動機是特斯拉的心臟,也是這家公司核心精神的體現(xiàn)。
目前,在電動汽車的電機方面,交流感應(yīng)電機與永磁同步電機是采用較多的兩種。與永磁電機相比,感應(yīng)電機的成本略低;但同時,它的性能與效率也相對較差。其中,永磁同步電機需要用到稀土資源,目前全球市場絕大部分的稀土資源是由中國提供的。所以基于資源的控制,以及制造成本的考慮,歐美市場的大部分純電動車或混動車型,采用的都是感應(yīng)電機。
與這臺感應(yīng)電機搭配的,是一個電流逆變器。它將電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,輸入到感應(yīng)電機中;而感應(yīng)電機的動力則通過一個9.73:1的固定齒比變速箱,將動力創(chuàng)送至輪端。此外,與上述驅(qū)動機構(gòu)搭配的,還有一個差速器——這是任何一輛車都必備的零件。電池、電機、逆變器,以及固定齒比的變速箱,構(gòu)成了特斯拉Model S的動力總成。
我們知道,Model S是一款后置后驅(qū)的車型,它的驅(qū)動機構(gòu)位于車輛后橋,這讓其前輪僅負責轉(zhuǎn)向。所以,對于一款標榜運動性的豪華D級車來說,還差那么一點——就是四驅(qū)系統(tǒng)。說起四驅(qū)系統(tǒng),大家都會聯(lián)想到quattro、X-Drive、4Matic這些四驅(qū)品牌,還會想到分動箱、差速器、差速鎖,以及什么粘性聯(lián)軸節(jié)之類的技術(shù)名詞。