剖析Tesla的電池技術(shù)及給我們的啟示

最近，雷司令送給傅老板的Tesla到貨了，老板心情大好，所有員工都可以報(bào)名試駕。為了體驗(yàn)一下Tesla的電池技術(shù)，EmmaLu也High了一把。

EmmaLu是金山電池醫(yī)生的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人，也是一個(gè)超級(jí)電池迷，盡管Tesla的酷炫，iPad一般的中控，以及4.4秒的0-100KM/s提速都很棒，但統(tǒng)統(tǒng)都擊中不了我。最讓我欲罷不能的還是它的電池。

Tesla在美國上市之初，EmmaLu曾經(jīng)就電池問題寫過一些郵件與它的工程師咨詢探討，但人家確實(shí)牛逼，基本上沒做啥實(shí)質(zhì)性回復(fù)。

這次有機(jī)會(huì)直接體驗(yàn)，感覺確實(shí)很霸道。而且聽聞Musk要把Tesla的專利公開，其實(shí)這里很多都是電池相關(guān)的專利，絕對(duì)的業(yè)界良心，看來真得好好研究研究了。下面是一些EmmaLu的理解和心得。

一、Tesla電池牛在哪里?

從消費(fèi)者的角度，Tesla的電池?zé)o非有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1、續(xù)航里程。目前Model S P85的官方數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到502公里，而比亞迪E6的官方數(shù)據(jù)為300公里。而在Tesla出來之前，行業(yè)的電動(dòng)汽車續(xù)航能力在100-200公里不等。

2、充電快。大陸地區(qū)因沒有充電樁，只能使用家用的充電線進(jìn)行充電，充電每小時(shí)可行駛50公里 ,在北美與加拿大建立的超級(jí)充電站20分鐘即可行駛200公里。另據(jù)Tesla CTO說，該公司正在試圖將汽車的充電時(shí)間縮減到前所未有的“5-10分鐘”.

二、特斯拉電池為什么能這么牛?

這里必須先糾正一個(gè)錯(cuò)誤：Tesla其實(shí)并不自己做電池，幾乎所有的電動(dòng)車廠商的電池材料都是來自供應(yīng)商，Tesla也不例外，它用的是Panasonic的電池。

具體的說，Tesla選擇的是Panasonic NCR18650A 3100mAh,這個(gè)很多發(fā)燒友都知道了。我倒是仔細(xì)去Panasonic的官方下載過NCR-18650的PDF來研究。來看看這塊電池吧，3D圖。

看一下實(shí)物吧，這是EmmaLu從Tesla官方論壇大神那里拿到的。注意看那個(gè)黃色的東東就是。

這個(gè)PDF的第一句是這樣自夸的：

A perfect combination of high energy density,safety and long life shows what is possible with this battery technology.

愿景是不錯(cuò)，不過因?yàn)榧夹g(shù)演進(jìn)后來又加入了Nickel Oxide based New Platform技術(shù)，簡稱NNP Technology.還有一個(gè)技術(shù)是Heat Resistance Layer,簡稱HRL技術(shù)，這個(gè)是跟安全有關(guān)的。[!--empirenews.page--]

來看看它的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特征圖。

官方說得很不錯(cuò)，但實(shí)際上這款電池的各項(xiàng)技術(shù)在新時(shí)代已經(jīng)有點(diǎn)老舊，而事實(shí)的真相是，和磷酸鐵鋰電池(比亞迪電動(dòng)車所采用電池技術(shù))相比，18650毛病還是不少：

1、18650很out(上世紀(jì)70年代英國賓漢頓大學(xué)的Whittingham女士發(fā)明);

2、它的安全系數(shù)并不高;

3、熱特性和電特性較差。

可以看看我整理的市面上幾款電動(dòng)車使用的電池。其實(shí)大家都沒有選擇18650(但也許這就是他們做不成Tesla的原因?)

既然18650并不是啥稀罕貨，到底Tesla電池技術(shù)牛在哪?答案就是它的電池管理系統(tǒng)，可以化腐朽為神奇。

1、嚴(yán)格的一致性篩選

Tesla擁有一個(gè)獨(dú)立的鋰電池監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室并依據(jù)鋰電池單體化學(xué)性能、形狀系數(shù)建立了一個(gè)完備的數(shù)據(jù)信息中心，Tesla所用的每一塊18650在主要關(guān)注指標(biāo)包括：單體容量大小，儲(chǔ)能持久性、功率輸出大小、電壓上下限等。其中一致性、安全性較好的電池作為電池組備用電池，從而在根本上保證電池組功率傳導(dǎo)的穩(wěn)定性以及持久性。

下面這張圖是EmmaLu從Tesla官方的paper里找的。

2、自動(dòng)化的故障排除系統(tǒng)

Tesla有一個(gè)自主研發(fā)單體電荷平衡系統(tǒng)，可有效排除故障單體，保證整車安全性能。當(dāng)電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導(dǎo)致電量與其他電池不同時(shí)，集電器就會(huì)將能量在電池之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移，防止其電壓超過安全范圍而產(chǎn)生異變。

3、實(shí)時(shí)獨(dú)立的雙冷卻系統(tǒng)

Tesla自主研發(fā)的機(jī)體液體冷凝系統(tǒng)為雙模式冷卻系統(tǒng)，第一層冷卻回路將控?zé)嵯到y(tǒng)，通風(fēng)設(shè)備以及其他散熱裝置與電池組熱量管理系統(tǒng)連接起來，從而保證每個(gè)電池單體溫度低于其安全值以下，保證其散熱性以及安全性能。第二層冷卻回路包括第二冷卻儲(chǔ)液罐并與轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行熱交換，并立于第一個(gè)冷卻回路，保證電池組冷卻系統(tǒng)的獨(dú)立性，溫度的穩(wěn)定也最大限度的增加了電池效能。

三、Tesla開放專利中和電池有關(guān)的專利情況

Tesla的電池管理技術(shù)是很牛，而讓人們感覺更牛的是Musk宣布專利開放了。據(jù)英國路透社的統(tǒng)計(jì)，Tesla允許其他制造商應(yīng)用其知識(shí)產(chǎn)權(quán)所涉及到的專利僅現(xiàn)有的就有700多項(xiàng)專利，還有未來肯定會(huì)不斷增加的新的專利。

雖然Tesla的目的是在于拉動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車市場(chǎng)，但Musk能做出這么有魄力的舉動(dòng)，放棄巨大的專利授權(quán)收入(EmmaLu個(gè)人覺得有幾十億美金的市場(chǎng)前景)著實(shí)讓人敬佩，懷著絲絲敬意EmmaLu還去美國專利商標(biāo)局的網(wǎng)站上搜了下。

有幾個(gè)發(fā)現(xiàn)：

1、Tesla持有的專利有很大一部分都和電池系統(tǒng)有關(guān)，大概有150個(gè)左右，可見電池技術(shù)真的是Tesla的核心。

2、真心牛逼的是Tesla現(xiàn)在這一塊還在審核中的專欄有200多個(gè)。呵呵。

隨便來幾個(gè)大家感受一下：

28242739

Leakage current reduction in combined motor drive and energy storage recharge system

38241772

Integrated battery pressure relief and terminal isolation system

48216502

Method for the external application of battery pack encapsulant

仔細(xì)看了幾條，感覺美帝的網(wǎng)站閱讀體驗(yàn)實(shí)在是太差了，國內(nèi)有大神統(tǒng)計(jì)并翻譯了部分下面大家感受一下。

嗯，專利很多，但絕大部分都是電池管理相關(guān)的技術(shù)專利，對(duì)于整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)來說，需要的也正是這些專利，如何在成本均衡的情況下解決電動(dòng)汽車的續(xù)航問題，目前Tesla是做得最好的。

因此Musk在宣布開放所有專利的時(shí)候，EmmaLu相信整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)的春天即將要到來了。

四、Tesla電池管理給金山電池醫(yī)生帶來哪些啟示?

其實(shí)如同傅老板讓大家試駕體驗(yàn)的初衷一樣，通過對(duì)Tesla電池技術(shù)的研究，去揣摩它的設(shè)計(jì)理念，確實(shí)給EmmaLu做金山電池醫(yī)生帶來了一些啟發(fā)?？偨Y(jié)梳理如下。

1、不要遵循以往經(jīng)驗(yàn)，勇于探索與突破新的解決方法。

18650是一款比較老的電芯，在電池技術(shù)上也無過人之處，然而Tesla另辟蹊徑通過電池管理系統(tǒng)讓8000多節(jié)18650的組合發(fā)揮出了超過其他電動(dòng)汽車的體驗(yàn)，這就是Musk不遵循以往經(jīng)驗(yàn)所看到的路。

2、簡單的疊加可以帶來質(zhì)變。

Tesla Model S的電池單元一共運(yùn)用了8142個(gè)市面所常見的18650鋰電池，這和金山電池醫(yī)生所作的通過一個(gè)一個(gè)糾正耗電的小細(xì)節(jié)來大幅延長手機(jī)續(xù)航殊途同歸。電池容量與實(shí)際的體驗(yàn)并沒有關(guān)系;就如同 iPhone 5S的電池容量1440mAh完全可以達(dá)到MOTO RAZR MAXX 3300mAh的使用體驗(yàn)。

3、成本優(yōu)勢(shì)永遠(yuǎn)不可忽視。

特斯拉采用18650的重要原因之一就是成本，因?yàn)?8650的技術(shù)成熟，廠家眾多，成本也將會(huì)越來越低，而這和我們做軟件一樣，用戶的選擇成本越低，軟件隔成功也就越近，軟件免費(fèi)帶來的先天優(yōu)勢(shì)我們永遠(yuǎn)不能忽視。