當(dāng)前位置:首頁 > 汽車電子 > 汽車電子
[導(dǎo)讀]  21ic電子網(wǎng)訊:上周,美國電動車公司Tesla(特斯拉)首席技術(shù)官施特勞貝爾(Straubel),稱公司終于將充滿電池的時間縮短到了5分鐘——這已經(jīng)跟加滿一箱油的時間差不多了。為了讓電動汽車更實用,Tesla正

  21ic電子網(wǎng)訊:上周,美國電動車公司Tesla(特斯拉)首席技術(shù)官施特勞貝爾(Straubel),稱公司終于將充滿電池的時間縮短到了5分鐘——這已經(jīng)跟加滿一箱油的時間差不多了。為了讓電動汽車更實用,Tesla正在拼命縮短充電時間。

  今年5月Tesla剛剛宣布了一項升級,將這個時間縮短到20分鐘。而去年9月Tesla一度宣布專為Model S和未來電動車型設(shè)計“超級充電站”網(wǎng)絡(luò),據(jù)稱“能夠在30分鐘內(nèi)將電池充滿一半”。

  Tesla能實現(xiàn)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三倍的電池組及特殊的電池管理系統(tǒng)。

  作為電動車的核心部件之一,Tesla的電池曾經(jīng)被嘲笑、被詬病,甚至在實現(xiàn)銷售爆發(fā)式增長之后,仍有很多業(yè)界專家稱其“電池技術(shù)老舊”、“無核心競爭力”。原因在于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,難登電動汽車之“大雅之堂”,并且存在安全隱患。

  為什么是鈷酸鋰電池?

  作為動力輸出的后盾,電池對電動車的作用不言而喻。因為本身性能較穩(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上動力電池的首選,如雪佛蘭Volt、日產(chǎn)Leaf、比亞迪E6和Fisker Karma。

  Tesla則有些另類,他旗下首款車型Roadster使用的是18650鈷酸鋰電池。與磷酸鐵鋰電池相比,這種電池雖然技術(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,成本也相對較高。

  據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,18650電池外電壓但凡低于2.7V或高于3.3V,都會出現(xiàn)過熱的癥狀。如果電池組較大且組內(nèi)溫度梯度控制得不好,就會存在很大的起火風(fēng)險。而電池技術(shù)的關(guān)鍵恰恰就是電壓電流和熱量控制,難怪Tesla被批評為電池技術(shù)不靠譜。

  但實際上,被認(rèn)為更安全可靠的磷酸鐵鋰電池也并非萬無一失。在制備的燒結(jié)過程中,氧化鐵在高溫環(huán)境下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性,單質(zhì)鐵會引起電池的微短路,這是電池中很忌諱的物質(zhì)。此外,磷酸鐵鋰電池在實際生產(chǎn)中充放電曲線差異大,一致性較差且能量密度較低,這直接影響到電動車敏感的續(xù)航問題。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。海通國際證券公司最新的研報表明:特斯拉電池能量密度(170wh/kg)大約是比亞迪電動車磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。

1  2  3  

  電池組成本四年下降44%

  早在上世紀(jì)70年代,英國賓漢頓大學(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18mm、高65mm的圓柱形鋰電池用在汽車上,Tesla是第一個吃螃蟹的人。

  Tesla的電池技術(shù)總監(jiān)Kurt Kelty曾經(jīng)表示:Tesla起初也嘗試了市面上超過300種電池,包括板形和方形電池,最終選擇了松下的18650電池,原因主要有以下四點:

  ●能量密度更大且穩(wěn)定性、一致性更好;

  ●可以有效降低電池系統(tǒng)的成本;

  ●全球每年生產(chǎn)數(shù)十億個18650電池,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(fā)生故障,也能降低故障帶來的影響。

  松下官網(wǎng)顯示,型號為NCR18650的鋰電池是一款高能量模型(HighCapacity)電池,該電池的名義伏特數(shù)為3.6V,名義最小容量為2750毫安時,重量為45.5克。并且,在Tesla第二代車型Model S上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出三成。

  據(jù)Tesla首席技術(shù)官JB Straubel表述:從Roadster到Model S“轉(zhuǎn)型”的四年時間,電池組成本已經(jīng)下降了約44%,并且仍然會繼續(xù)下降。松下曾在2010年向Tesla投資3000萬美元,成為其股東之一。并且于2011年達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議,將負(fù)責(zé)Tesla今后5年全部車輛的電池供應(yīng)。按照Tesla目前預(yù)計每年2萬輛的產(chǎn)量,松下18650將裝配在超過8萬臺Model S上。

  6831節(jié)鋰電池的爭議重組

  18650存在安全風(fēng)險是不爭的事實,Tesla如何“搞定”這一硬傷?秘密武器在于其電池管理系統(tǒng),給出的解決方案是將6831節(jié)2安時左右的松下18650封裝電池通過串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合在一起。

  要驅(qū)動一輛電動車,需要大量的18650電池,Tesla Roadster的電池系統(tǒng)包含6831節(jié)小電池,而Tesla Model S更是高達(dá)8000節(jié),如何排列組裝這些數(shù)量眾多的小電池尤為重要。

  這時候,Tesla創(chuàng)始人之一Marc Tarpenning以往的經(jīng)驗派上了用場。他曾是這個領(lǐng)域的專家并成功出售過一家公司。他把網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域用程序控制成百上萬臺服務(wù)器的模式搬到了Tesla電池系統(tǒng)控制領(lǐng)域,通過一年的DOE(design of experiment,實驗設(shè)計),用分層次管理的辦法成功控制了這6831節(jié)小電池以及電壓和溫度:

  ●69個18650電池被并聯(lián)封裝成一個電池磚;

  ●99個電池磚串聯(lián)成一個電池片;

  ●11個電池片組成一個電池包,總計6831節(jié)。

1  2  3  

  僅僅有這些層次還不夠,對于每一個層次都要進(jìn)行監(jiān)控,于是他們在每個電池單元、每個電池磚、每個電池片的兩端均設(shè)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。

  僅僅有保險絲還是不夠,于是:

  ●在每個電池片上,均設(shè)置有BMB (Battery Monitor board)即電池監(jiān)控板,用以監(jiān)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(shè)置有BSM(Battery System Monitor),用以監(jiān)控整個電池包的工作環(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 (Vehicle SystemMonitor),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剛剛公布這套造價高昂的系統(tǒng)時(傳言高于20000美金),很多業(yè)內(nèi)人士不約而同地對其唱衰,認(rèn)為將7000個電池放在汽車?yán)锏男袨槭强尚Φ?。但事實卻給予他們有力的回應(yīng),雪佛蘭Volt起火、Fisker Karma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Tesla Model S都從未發(fā)生過起火自燃事件。

  等待檢驗的NCA

  Tesla已經(jīng)和豐田、戴姆勒等廠商在電動車領(lǐng)域進(jìn)行合作,包括為smart、奔馳A級、奔馳B級等車型電動版提供電池動力,給豐田RAV4電動車提供電池組和電機(jī)等。目前戴姆勒持有Tesla 4.3%的股份,豐田也持有Tesla 2.9%的股份。但是由于Tesla正式投入市場的產(chǎn)品時間不長且數(shù)量不多,理論上完美的Tesla電池系統(tǒng)還需繼續(xù)面臨實踐檢驗。

  Tesla旗下首款車型Roadster使用的是18650鈷酸鋰電池,而第二款量產(chǎn)車型Model S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。

  鈷酸鋰電池技術(shù)最為成熟,較鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池(NMC)或鎳鈷鋁三元正極材料的鋰電池(NCA)單位能量密度較高,但是成本也較高。Model S使用的電池數(shù)量達(dá)到8000以上,比Roadster高出一千多節(jié),但是成本卻下降了三成,正是得益于三元電池較好的成本控制。

  鈷酸鋰的電熱峰值在200℃左右,相對磷酸鐵鋰要低。并且鈷酸鋰電池也確實沒有磷酸鐵鋰電池2000次左右的循環(huán)次數(shù)高。但是受制于技術(shù)的瓶頸,磷酸鐵鋰電池雖然更穩(wěn)定、循環(huán)次數(shù)更高,但一致性和單位能量密度較低,和鈷酸鋰電池二者各有優(yōu)勢。
 

1  2  3  
本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉