右图是以电池为动力源的纯电动车特斯拉,谈谈我对特斯拉电池组的理解
最近提完特斯拉,正好春节在家,有时间闲下心来在家慢慢研究自己的小爱车,正好之前销售给自己介绍的关注特斯拉的电池组和其他品牌的电池组的相关区别,而我自己也沉心开始琢磨。总结出下面几点,和大家分享一下:
一点是能量密度,说白了就是一公斤重的电池第能装多少电。当前主流的有三元锂电池和磷酸铁锂电池,各有优劣,但能量密度是三元锂高,这也是特斯拉(以及很多其他车厂)选用的锂电池。相比于磷酸铁锂电池的车,就能多跑一段。
锂离子在充放电过程中20oC~30oC为最佳工作温度范围,0oC~45oC内锂电基本能保持其正常的充放电,20oC~30oC为最佳工作温度范围。但是当温度 >45oC时右图是以电池为动力源的纯电动车特斯拉,电芯内部锂盐LiPF6开始分解、SEI膜发生分解,同时会放出大量的热。轻则使使有机物发生分解释放CO2(这就是大家经常看到的手机鼓包的原因),电池容量降低,重则产生热失控,发生自燃、爆炸等。而温度低于0 oC,锂离子在电池内的迁移速率就会降低,同时会消耗自身的一部分能量用来提高反应温度,就会降低电池使用容量(冬季你是不发现电动车刚充满的电没开几分钟,电量掉了一大截)。所以,热管理系统(通过冷却和加热的方式对电池系统进行温度控制)的好坏直接决定了你的实际续航里程。下面我给出了目前热管理系统主流冷却、加热方式。据我了解,Tesla Model S采用的是集成液冷和液热的方案,其优点在于冷却、加热效率高,集成度高,当然也结构更为复杂成本更高。所以只有掌握了优秀热管理系统的技术,才能管理能量密度更高、数量更多的锂电。2017年以前在我们国内企业技术水平还达不到那么高的要求,在保证安全的前提下,还是选用小容量的电池包方案更能通过国家3C审核。
第二点是体积/体积密度,说白了就是一立方米电池能装多少电,以及一辆车有多少空间可以装电池。特斯拉用的是圆柱电芯,拆开了就像我们平时用的五号电池类似。圆柱电芯有个缺点,就是排列在一起,圆柱和圆柱之间的空隙总是存在,降低了电池的体积密度,所以现在主流的电池厂都在生产方形电芯,确保没有体积浪费。
但是,特斯拉用它的设计弥补了体积密度的劣势。它的汽车设计,留下了巨大的电池空间。其他的电动车都是车后一个电池包,特斯拉是整整一层底板都是电池组。而其他常见的电动车无法做到这一点,或者没必要做到这一点。无法做到这一点的车,是那些从燃油车改图纸改成的电动车,简单而言就是抠了油箱发动机装电池电动机,所以没有足够的空间。而大部分国内的从头开始设计的电动车则没必要留出那么大的空间。为什么没必要,往下看。
第四点,Tesla是按照纯电动汽车的架构来设计车身的,最大化的给电池留出设计空间,也就意味着电池在同等大小的车型里可以拥有更过的容量空间。而我们国内的很多车企都是“油改电”的车型,纯电架构的不多,传统车身结构限制了电池的设计和布置,在很大程度上影响了电池容量的提高。
如Tesla这种新企业,用全新的开发的电动车平台造车,首先考虑电池组结构,可以最大化的给电池留出设计空间,也就意味着电池在同等大小的车型里可以拥有更大的容量空间。而不少传统车企造电动车,为了抢夺国家对新能源的补贴,快速的推出多款新能源车型,来赚的盆满锅满。但是其以燃油车型为基础“改装”为新能源车,不仅需要避开原有底盘、线束结构,同时要顾及车内座椅、副仪表安装孔等,简直是夹缝中求生存,这项限制在很大程度上影响了电池的布置和容量的提高。于是大部分“改装车”的底盘呈现“T”字形电池包布置方案,主要布置在中央通道和后座椅下方的位置。例如上汽的荣威RX5和ERX5,北汽的爆款EU260和绅宝D50,都是以同款汽油车改装而成,是不是有点除了动力系统外,都是一样的味道。它们由于空间的局限,增加电池容量的唯一希望便寄托在行业电芯能量密度的提升。
汽车的外形和车身比例对空气阻力的影响占40%,Tesla流线型的外形设计铝制导流效果好,从其把车门手柄都做成隐藏式的结构,你就知道为了降低风阻系数Tesla的工程师有多拼。
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