特殊鋰電池技術(shù)

特斯拉的明星車(chē)型Model S是2013年的北美豪華車(chē)銷(xiāo)量冠軍，取得這樣的成績(jī)?cè)从趯?duì)電池技術(shù)的不懈追求和突破。

為了讓電動(dòng)汽車(chē)更實(shí)用，Tesla正在拼命縮短充電時(shí)間。特斯拉首席技術(shù)官施特勞貝爾(Straubel)稱(chēng)公司已將充滿電池的時(shí)間縮短到了5分鐘——這與加滿一箱油的時(shí)間差不多了。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(chē)電池儲(chǔ)能3倍的電池組及特殊的電池管理系統(tǒng)。

特斯拉是目前唯一采用18650型鈷酸鋰離子電池的汽車(chē)公司，這種電池一直用于筆記本電腦中，曾被認(rèn)為技術(shù)老舊，難登大雅之堂。

早在20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。這種電池常應(yīng)用于筆記本電腦、強(qiáng)光手電等數(shù)碼產(chǎn)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(chē)上，特斯拉是第一個(gè)吃螃蟹的人。

特斯拉電池技術(shù)總監(jiān)Kurt Kelty表示：Tesla起初嘗試了市面上超過(guò)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(wěn)定性、一致性好；可以有效降低電池系統(tǒng)成本；生產(chǎn)規(guī)模大，安全級(jí)別不斷提高；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。

從Roadster到Model S車(chē)型轉(zhuǎn)變的4年時(shí)間，電池組成本已經(jīng)下降了約44%，并且仍在繼續(xù)下降。中國(guó)電池網(wǎng)（微號(hào)：mybattery），最具價(jià)值的電池行業(yè)垂直門(mén)戶，www.kachisouzou.com。

18650電池安全系數(shù)較低，熱特性和電特性較差是不爭(zhēng)的事實(shí)，特斯拉的解決方法是把幾千節(jié)2安時(shí)18650封裝電池通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合在一起。驅(qū)動(dòng)一輛電動(dòng)車(chē)需要大量電能，Tesla Roadster的電池系統(tǒng)包含6831節(jié)小電池，Model S更是高達(dá)8000節(jié)，排列組裝這些數(shù)量眾多的小電池就成為其中的關(guān)鍵。

特斯拉把網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域用程序控制成百上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的模式搬到了電池系統(tǒng)的控制上，通過(guò)一年的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，用分層次管理的辦法成功控制了近萬(wàn)節(jié)小電池以及電壓和溫度。

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。僅僅有這些層次還不夠，每一個(gè)層次都要進(jìn)行監(jiān)控，在每個(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。

在每個(gè)電池片上，均設(shè)置有BMB (Battery Monitor board，電池監(jiān)控板)，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（Battery System Monitor，電池監(jiān)控系統(tǒng))，監(jiān)控電流、電壓、溫度、濕度、方位、煙霧等整個(gè)環(huán)境；在整車(chē)層面，設(shè)置有VSM (Vehicle System Monitor，車(chē)輛系統(tǒng)監(jiān)視器)，用以監(jiān)控BSM。

這樣一套電池控制系統(tǒng)成為特斯拉的技術(shù)核心。當(dāng)特斯拉首次公布這套造價(jià)高昂的系統(tǒng)時(shí)，幾乎成為笑柄，業(yè)內(nèi)認(rèn)為將近1萬(wàn)個(gè)小電池放在汽車(chē)?yán)锏男袨楹?jiǎn)直愚不可及。但事實(shí)卻給予了有力回應(yīng)，雪佛蘭Volt起火，F(xiàn)isker Karma一年內(nèi)發(fā)生3次自燃事件，而反觀Tesla，不論是Roadster還是Model S，都從未發(fā)生過(guò)起火自燃事件。