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如何评价特斯拉?电池如何?

作者:金沙国际    发布时间:2020-02-10 17:05     浏览次数 :140

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问题:如何评价特斯拉?电池如何?

车云网5月28日报道 作为电动车的核心部件之一,Tesla的电池曾经被嘲笑、被诟病,甚至在实现销售爆发式增长之后,仍有很多业界专家称其“电池技术老旧”、“无核心竞争力”。原因在于Tesla是唯一一家采用18650型钴酸锂离子电池的公司,这种电池一直用于笔记本电脑中,难登电动汽车之“大雅之堂”,并且存在安全隐患。

特斯拉电池生死劫:马斯克三改充电时间表

  • 2013年07月24日 14:29
  • 来源:21世纪经济报道

上周,美国电动车公司特斯拉首席技术官施特劳贝尔,称公司终于将充满电池的时间缩短到了5分钟——这已经跟加满一箱油的时间差不多了。为了让电动汽车更实用,Tesla正在拼命缩短充电时间。 今年5月Tesla刚刚宣布了一项升级,将这个时间缩短到20分钟。而去年9月Tesla一度宣布专为Model S和未来电动车型设计“超级充电站”网络,据称“能够在30分钟内将电池充满一半”。 Tesla能实现如此短的充电时间,靠的是充电站可以提供120千瓦超高功率,以及Tesla高出一般电动车电池储能三倍的电池组及特殊的电池管理系统。 作为电动车的核心部件之一,Tesla的电池曾经被嘲笑、被诟病,甚至在实现销售爆发式增长之后,仍有很多业界专家称其“电池技术老旧”、“无核心竞争力”。原因在于Tesla是唯一一家采用18650型钴酸锂离子电池的公司,这种电池一直用于笔记本电脑中,难登电动汽车之“大雅之堂”,并且存在安全隐患。 为什么是钴酸锂电池? 作为动力输出的后盾,电池对电动车的作用不言而喻。因为本身性能较稳定、安全系数较高且可循环充电次数多,磷酸铁锂电池是目前市场上动力电池的首选,如雪佛兰Volt、日产Leaf、比亚迪E6和Fisker Karma。 Tesla则有些另类,他旗下首款车型Roadster使用的是18650钴酸锂电池。与磷酸铁锂电池相比,这种电池虽然技术较为成熟,功率高、能量密度大,且一致性较高,但安全系数较低,热特性和电特性较差,成本也相对较高。 据业内人士介绍,18650电池外电压但凡低于2.7V或高于3.3V,都会出现过热的症状。如果电池组较大且组内温度梯度控制得不好,就会存在很大的起火风险。而电池技术的关键恰恰就是电压电流和热量控制,难怪Tesla被批评为电池技术不靠谱。 但实际上,被认为更安全可靠的磷酸铁锂电池也并非万无一失。在制备的烧结过程中,氧化铁在高温环境下存在被还原成单质铁的可能性,单质铁会引起电池的微短路,这是电池中很忌讳的物质。此外,磷酸铁锂电池在实际生产中充放电曲线差异大,一致性较差且能量密度较低,这直接影响到电动车敏感的续航问题。数据显示,钴酸锂的理论密度为5.1g/cm3,商品钴酸锂的振实密度一般为2.0-2.4g/cm3;而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm3。海通国际证券公司最新的研报表明:特斯拉电池能量密度大约是比亚迪电动车磷酸铁锂电池能量密度的两倍。 电池组成本四年下降44% 早在上世纪70年代,英国宾汉顿大学的Whittingham女士就发明了18650电池,这种电池常应用于笔记本电脑、强光手电等数码产品上,但是,将这种直径18mm、高65mm的圆柱形锂电池用在汽车上,Tesla是第一个吃螃蟹的人。 Tesla的电池技术总监Kurt Kelty曾经表示:Tesla起初也尝试了市面上超过300种电池,包括板形和方形电池,最终选择了松下的18650电池,原因主要有以下四点: ·能量密度更大且稳定性、一致性更好; ·可以有效降低电池系统的成本; ·全球每年生产数十亿个18650电池,安全级别不断提高; ·尺寸小但可控性高,即使电池组的某个单元发生故障,也能降低故障带来的影响。 松下官网显示,型号为NCR18650的锂电池是一款高能量模型(HighCapacity)电池,该电池的名义伏特数为3.6V,名义最小容量为2750毫安时,重量为45.5克。并且,在Tesla第二代车型Model S上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出三成。 据Tesla首席技术官JB Straubel表述:从Roadster到Model S“转型”的四年时间,电池组成本已经下降了约44%,并且仍然会继续下降。松下曾在2010年向Tesla投资3000万美元,成为其股东之一。并且于2011年达成战略协议,将负责Tesla今后5年全部车辆的电池供应。按照Tesla目前预计每年2万辆的产量,松下18650将装配在超过8万台Model S上。 6831节锂电池的争议重组 18650存在安全风险是不争的事实,Tesla如何“搞定”这一硬伤?秘密武器在于其电池管理系统,给出的解决方案是将6831节2安时左右的松下18650封装电池通过串联和并联结合在一起。 要驱动一辆电动车,需要大量的18650电池,Tesla Roadster的电池系统包含6831节小电池,而Tesla Model S更是高达8000节,如何排列组装这些数量众多的小电池尤为重要。 这时候,Tesla创始人之一Marc Tarpenning以往的经验派上了用场。他曾是这个领域的专家并成功出售过一家公司。他把网络控制领域用程序控制成百上万台服务器的模式搬到了Tesla电池系统控制领域,通过一年的DOE(design of experiment,实验设计),用分层次管理的办法成功控制了这6831节小电池以及电压和温度: ·69个18650电池被并联封装成一个电池砖; ·99个电池砖串联成一个电池片; ·11个电池片组成一个电池包,总计6831节。 仅仅有这些层次还不够,对于每一个层次都要进行监控,于是他们在每个电池单元、每个电池砖、每个电池片的两端均设置有保险丝,一旦电池过热或者电流过大则立刻融断,断开输出。 仅仅有保险丝还是不够,于是: ·在每个电池片上,均设置有BMB (Battery Monitor board)即电池监控板,用以监控每个电池砖的电压,温度以及整个电池片的输出电压。 ·在整个电池包上,设置有BSM(Battery System Monitor),用以监控整个电池包的工作环境。包括电池包的电流、电压、温度、湿度、方位、烟雾等。 ·在整车层面,设置有VSM (Vehicle SystemMonitor),用以监控BSM。 这样一套电池控制系统成为Tesla的技术核心,当Tesla刚刚公布这套造价高昂的系统时(传言高于20000美金),很多业内人士不约而同地对其唱衰,认为将7000个电池放在汽车里的行为是可笑的。但事实却给予他们有力的回应,雪佛兰Volt起火、Fisker Karma车型更是一年内发生三次自燃事件,而反观Tesla,不论是Roadster还是Tesla Model S都从未发生过起火自燃事件。 等待检验的NCA Tesla已经和丰田、戴姆勒等厂商在电动车领域进行合作,包括为smart、奔驰A级、奔驰B级等车型电动版提供电池动力,给丰田RAV4电动车提供电池组和电机等。目前戴姆勒持有Tesla 4.3%的股份,丰田也持有Tesla 2.9%的股份。但是由于Tesla正式投入市场的产品时间不长且数量不多,理论上完美的Tesla电池系统还需继续面临实践检验。 Tesla旗下首款车型Roadster使用的是18650钴酸锂电池,而第二款量产车型Model S使用的是松下定制的三元材料电池,即镍钴铝三元正极材料的锂电池,业界俗称NCA。 钴酸锂电池技术最为成熟,较镍钴锰三元正极材料的锂电池或镍钴铝三元正极材料的锂电池单位能量密度较高,但是成本也较高。Model S使用的电池数量达到8000以上,比Roadster高出一千多节,但是成本却下降了三成,正是得益于三元电池较好的成本控制。 钴酸锂的电热峰值在200℃左右,相对磷酸铁锂要低。并且钴酸锂电池也确实没有磷酸铁锂电池2000次左右的循环次数高。但是受制于技术的瓶颈,磷酸铁锂电池虽然更稳定、循环次数更高,但一致性和单位能量密度较低,和钴酸锂电池二者各有优势。

回答:过度充电指充电时电压高于充电截止电压,一般锂电池为4.2V。电压高低决定了电池是否过充,和充电多少时间没有任何关系。所以一般厂家设计时候会考虑到这个保护了,不会让你冲到100%的,特斯拉使用的松下18650也只是一种普通的锂电池。特斯拉的超级充电站可以在一小时左右从0% SOC充到100% SOC,说明是在以1C的速率给电池充电,这种电池,和手提电脑的电池一样,和手机的电池本质上也差不多的,平时电脑和手机我们都是长期猛冲的,那是因为有保护电路,接近100%时候会让你认为它已经满了。所以理论上特斯拉的电池充100%是不会有太大问题的(它应该会有措施防止你真正到100%)的,当然它设计似乎只默认你充到90%。请关注:容济点火器图片 1

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另外,tesla有优秀的电池充电管理技术。即使频繁使用超级充电站的tesla来说,目前10w公里2年左右的tesla并没有出现明显的电池衰减,和使用220v 32a充电器的车辆比较起来没有明显的变化,那能够适应快充使用。图片 3

事实果真如此吗?

1、电池涓流充电技术:简单理解就是在电池电量少的时候快速充电,在快要充满的时候速度变慢,保护电池并且控制电池温度图片 4

在汽车上使用钴酸锂电池,Tesla算第一个

2、电池充电报警:电池在快要充满的时候会在屏幕上出现一个充满预警,显示过度的充电会损害电池的寿命,必须要求手动确认之后才能继续充电直到充满。图片 5

作为动力输出的后盾,电池对电动车的作用不言而喻。因为本身性能较稳定、安全系数较高且可循环充电次数多,磷酸铁锂电池是目前市场上动力电池的首选,如雪佛兰Volt、日产Leaf、比亚迪E6和Fisker Karma。

3、电池可调节充电最大值:tesla一般情况下默认90%的充电量(在系统中有个小的虚线),如果手动调节到100%tesla会提示你只有在长途旅行时才有满电需求。并且会出现上一条所说的问题。

Tesla则有些另类,他旗下的Roadster和Model S使用的是18650钴酸锂电池。与磷酸铁锂电池相比,这种电池虽然技术较为成熟,功率高、能量密度大、且一致性较高,但安全系数较低,热特性和电特性较差,成本也相对较高。

回答:Model S配备了Tesla的先进电动力系统,能在4.4秒0-97公里内提供强大的瞬间扭力和平稳加速力。为了体现更优质的操控性、安全性和效能, Model S采用特制铝合金车身设计,以及配备业界最高密度的电池组和最佳的空气动力学设计,只需充电一次便即可行驶480公里,是现今拥有最远续航力的电动车。

据业内人士介绍,18650电池外电压但凡低于2.7V或高于3.3V,都会出现过热的症状。如果电池组较大且组内温度梯度控制得不好,就会存在很大的起火风险。而电池技术的关键恰恰就是电压电流和热量控制,难怪Tesla被批评为电池技术不靠谱。

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但实际上,被认为更安全可靠的磷酸铁锂电池也并非万无一失。在制备的烧结过程中,氧化铁在高温环境下存在被还原成单质铁的可能性,单质铁会引起电池的微短路,这是电池中很忌讳的物质。此外,磷酸铁锂电池在实际生产中充放电曲线差异大,一致性较差且能量密度较低,这直接影响到电动车敏感的续航问题。海通国际证券公司最新的研报显示:特斯拉电池能量密度大约是比亚迪电动车磷酸铁锂电池能量密度的两倍。

图:Model S诠释了科技与技术的高度糅合。

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Tesla的车身设计将工业与美学很好的结合起来,一大群空气动力学工程师与车身设计师不断讨论相互妥协,在以每毫米为单位的车身设计上取得了美观与实用的良好平衡。这也与完全平坦的电池组布置形式无不相关,平整的车底设计在前底托和后扩散器的辅佐更好地处理了车底的气流,经计算机模拟和风洞试验测得了首屈一指的超低风阻系数。

Tesla使用的18650电池

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早在上世纪70年代,英国宾汉顿大学的Whittingham女士就发明了18650电池,这种电池常应用于笔记本电脑、强光手电等数码产品上,但是,将这种直径18mm、高65mm的圆柱形锂电池用在汽车上,Tesla是第一个吃螃蟹的人。