Tesla的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

在之前各大媒體公布的消息中，我們得知Tesla是有一套專(zhuān)門(mén)的液體循環(huán)溫度管理系統(tǒng)圍繞著每一節(jié)單體電池的，但其具體構(gòu)造，卻始終未能見(jiàn)到。有媒體在報(bào)道中是這么說(shuō)的“據(jù)Tesla專(zhuān)利說(shuō)明介紹，隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的，可以直接存儲(chǔ)在隔離板內(nèi)部管腔，也可以被裝到特定的水袋中。如果是流動(dòng)狀態(tài)，可以與電池組的冷卻系統(tǒng)連接在一起，也可以自建循環(huán)系統(tǒng)。”

游俠汽車(chē)拆解的車(chē)型是ModelS85型，并未選配寒冷氣候套裝。在工程師的介紹下，我們終于看到了Tesla熱管理系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造。

(上圖中的電池組外殼部分已經(jīng)被游俠汽車(chē)暴力拆解，部分電池被取出)

通過(guò)暴力拆解，使我們終于看到了電池組內(nèi)部的構(gòu)造。在鋰電池組內(nèi)部，灌注水乙二醇的導(dǎo)熱鋁管呈S形狀環(huán)繞。圖中左右兩側(cè)的接口為水乙二醇液體的循環(huán)接口，在鋁管外還包裹著一層橘黃色的絕緣膠帶。為防止絕緣膠帶意外破裂，導(dǎo)致鋁管與鋰電池外殼接觸造成短路，Tesla在鋁管外部還加了一層絕緣膠進(jìn)行隔離。在其他沒(méi)有鋁管通過(guò)的電池之間，也使用了一層絕緣膠進(jìn)行隔離。

在我第一眼看到Tesla的電池做這么多層的絕緣隔離時(shí)，我還是非常驚訝的。想了一下才明白過(guò)來(lái)，Tesla使用的18650鋰電池是定制的，不像我們平時(shí)看到的鋰電池一樣有一層絕緣外衣，其裸露在外的電池外殼都是電池負(fù)極，一旦外殼被導(dǎo)體連上，就可能造成短路，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生起火事故，其后果將不堪設(shè)想。

所以Tesla在電池組內(nèi)部做的多層絕緣防護(hù)還是非常必要的，從目前看到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)Tesla的防護(hù)措施是值得信賴(lài)的。

(未拆解的鋰電池組細(xì)節(jié)圖)

不會(huì)流動(dòng)的“冷卻液”?

在拆解完Tesla之后，游俠汽車(chē)的小伙伴告訴了我一個(gè)令人非常驚訝的消息，Tesla散熱鋁管內(nèi)的“冷卻液”并不會(huì)流動(dòng)!

當(dāng)我聽(tīng)到這個(gè)消息的時(shí)候，第一反應(yīng)是震驚，Tesla費(fèi)了這么大的周折把鋁管弄到電池中間去，卻只是包裹著電池，其中的“冷卻液”不會(huì)流動(dòng)?這就是世界上最先進(jìn)的汽車(chē)鋰電池?zé)峁芾矸桨竼?

帶著震驚和疑問(wèn)，我仔仔細(xì)細(xì)的檢查了散熱鋁管的每一部分，很遺憾，我沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何類(lèi)似泵和溫度控制的器件。Tesla電池的“冷卻液”就是不會(huì)主動(dòng)流動(dòng)的。

我眼前擺放的這套目前世界上最先進(jìn)的汽車(chē)鋰電池?zé)峁芾矸桨?，著?shí)讓我震驚了一下。但既然Tesla這么做了，那就一定有他的道理。

(鋰電池工作液體接口)

那包裹著電池的水乙二醇“冷卻液”究竟是做什么用的呢?

帶著疑問(wèn)我查閱了一些相關(guān)資料，又和游俠汽車(chē)的小伙伴進(jìn)行了一下交流。我們得出的結(jié)論是，“冷卻液”是用來(lái)保持電池的溫度一致性的。由于Tesla電池的密集擺放，中心區(qū)域聚集的熱量相比周邊必然會(huì)多很多，若是沒(méi)有鋁管傳遞熱量來(lái)保持電池溫度的一致性，必將造成各單體電池之間的溫度不均衡，最終會(huì)影響電池性能的一致性及電池荷電狀態(tài)(SOC)估計(jì)的準(zhǔn)確性，從而影響到電動(dòng)車(chē)的系統(tǒng)控制。

雖然Tesla使用的是電池一致性極高的18650鈷酸鋰鋰電池。對(duì)于這種電池坊間甚至戲稱(chēng)“你買(mǎi)了同一批次的18650鋰電池，若是儀器檢測(cè)出電池性能不一致，你首先要懷疑是不是你的儀器出問(wèn)題了?”

但是即便Tesla使用的是一致性如此高的電池，也無(wú)法保證電池在實(shí)際工作中的一致性。因?yàn)殡姵卦诓煌瑴囟认碌臒岷穆?每產(chǎn)生1kW·h的電能所消耗的熱量)是不一樣的，這是由于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與溫度是密切相關(guān)的。如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內(nèi)部環(huán)境中運(yùn)行，電池溫度將會(huì)顯著上升，從而導(dǎo)致電池組內(nèi)部形成“熱點(diǎn)”，最終可能產(chǎn)生熱失控。

而電池一致性一旦出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于整個(gè)電池組的壽命將會(huì)產(chǎn)生很大的影響。所以Tesla使用了高傳熱效率的鋁管和高比熱容的液體冷卻方案來(lái)保持電池溫度的一致性，這樣做不僅是出于安全，對(duì)電動(dòng)車(chē)的續(xù)航也是至關(guān)重要的。

據(jù)稱(chēng)Tesla使用的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以將一塊電池組內(nèi)各單體電池的溫度差異控制在±2℃以?xún)?nèi)。在2013年6月的一份報(bào)告中顯示，在行駛10萬(wàn)英里后TeslaRoadster的電池組容量仍能維持在初始容量的80%-85%，而且電池容量的衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，與環(huán)境溫度和車(chē)齡的關(guān)系不明顯?？梢?jiàn)Tesla對(duì)電池衰減的良好控制，離不開(kāi)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的有力支撐。

(鋰電池組工作液體接口及工作液體灌注接口)

據(jù)相關(guān)資料顯示，Tesla鋁管內(nèi)的工作液體配