爲什麼特斯拉汽車不用容量更大的單體電池做電池組,而要用7000多節18650小容量電池?

關心婷


首席投資官評論員董巖:

這個在普通人看來是不能理解的,用7000多節電池裝在一起多麼的麻煩,但是我們要向我們能想到的問題在電動汽車的設計環節工程師們也都想到了。

不僅是特斯拉用7000多節小電池。國內的主要電動車生產企業,國際上的電動車都是採用的小電池模式。

為什麼採用小電池呢?其實從數學的角度來講就是容錯率,如果是適用一塊大的電池一旦電池故障整個車就爬窩了,而如果採用7000多節小電池,那麼7000多節電池中間壞個幾節是不影響電動車行駛的。如果是一節大連電池壞了那也就壞了,容錯率就極低,如果是7000多節小電池那麼壞一份汽車還是可以正常行駛的。

特斯拉技術比較先進採用的是松下的18650電池,而且採用的是多路並聯的電池鏈接模式,這種模式比較考驗整車的電池管理和熱管理系統國內幾乎所有的車企因為技術不過關都採用的串聯電池鏈接模式。

還有就是如果是一塊電池壞了換起來非常麻煩,電動車的電池重達900多公斤,而如果是小電池更換起來就非常方便。

最後還有一點就是,如果是一塊電池那麼放電充電都是這一塊電池進行,這樣會影響電池的壽命,而7000多節電池通過動力管理軟件可以實現合理的放電,可以減輕每個單元的壓力有利於延長電池的使用壽命。

我們的一般家用電動車現在主要用的是三元鋰電池,三元鋰電池的優點是儲能大,現在國內主要用的是NCM523,特斯拉用的松下的18600是NCM811,儲能更大更多,但是也有一個問題是儲能越大散熱問題就越嚴峻,國內不用811的原因就是熱管理不過關還不能大規模使用,所以大部分都還在用523,但是如果都做成1個大電池散熱問題誰也解決不了所以這個也是不用大電池用N節小電池的原因。


首席投資官


呵呵呵,我之前其實回答過這個問題,這裡面有個小故事。我這麼一說,你這麼一聽啊。這個故事CATL的工程師講給我聽的,真實性70%以上吧。

最早特斯拉選擇的動力電池合作伙伴並不是松下,而是CATL,馬斯克覺得只有這種做消費類電池的廠家才能滿足他的設計思路。當然我覺得他是看到了CATL剛解決了寶馬i系列動力電池的技術問題,想去搭個順風車。

但是CATL當時根本沒有多餘的團隊和產能滿足來滿足特斯拉的設計需求,而且特斯拉的量又不大,CATL覺得實在沒必要為了這麼小的一個客戶再去開一條新的生產線,所以就婉拒了特斯拉的要求。

特斯拉轉而尋求松下的合作,因為馬斯克覺得在三元鋰電池領域松下是做得最好的。但是松下更狠,他們因為當時的一些合作協議還有產能原因,根本不想把當時手裡最好的單體動力電池給特斯拉用。但是松下還挺雞賊的,他們對特斯拉說,你看我們也有一款消費類電池,就是18650的電池,雖然不是專用動力電池,但是可以湊合著用,你們要不試試。

特斯拉後來又去找了三星和LG,但是也都沒有一家願意為他開發新的電池,於是馬斯克一狠心就真的用了18650的電池,而且他的工程師真的做出了一套優秀的BMS程序,這下連松下都驚呆了,因為松下自己的單體動力電池都做不到這麼好衰減效果。於是松下也有點後悔,在Model S第二次升級的時候,就提出想更換電池系統,不過馬斯克這次也拒絕了,估計是覺得再開發一套BMS系統挺麻煩的。


李曉非的車談


單體電池一旦出現問題,整個汽車的供電系統都會崩潰,而小容量電池組則充分分散了這一風險。由於電池組有7000多節電池,其中個別電池出現問題,並不影響整個汽車的動力系統,後期維修起來也更為方便。

早年間,國外一位土豪就買了一輛Model S,為的不是體驗高科技電動汽車的駕駛感,而是拆開它電池板,探索發現7000多節電池組的奧秘,這種探索精神,也是很666了。



2、方便電池管理,延長電池使用壽命。

一方面由於,分散的電池組組合的方式靈活,處於散熱考慮也比大容量單體電池效果更好。

另一方面,考慮到電池發熱,需要用到冷卻液來保持電池溫度均衡,防止電池出現高溫損壞等現象。大容量單體電池使用冷卻液的效果顯然不如分散式的電池組來得有效。


似水年華144675327


關於動力電池pack我算是有發言權的了,我們公司圓柱、方形、軟包的pack自動組裝線都有做過,設備供應國內主流整車廠,電池廠,自動化程度非常高。同時我們公司也是國內第一條研製出並提供客戶量產採用特斯拉18650圓柱電池水冷鋁絲焊接工藝的設備廠商,這裡有兩個重點,第一水冷,這決定了充放電的速度和效率,第二鋁絲焊接,這決定了把7000多個18650圓柱電池串並聯的可靠性和效率。國內為什麼少用特斯拉的18650工藝?就是因為他們不具備這方面的技術,或者他們根本不想做大容量,快衝安全的動力pack,再說這個成本不是一般的高,我們公司一條這樣的生產線都是2000萬起,而一個動力pack的成本組裝費用都要3-4萬,這不包括電池和材料費用,當然隨著市場的擴大,產能的提高,生產成本會大幅度的降低。大家有什麼疑問歡迎一起討論


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最早採用18650電池,是好幾個因素所促成的:

1.設計和擺放位置,空間所決定的。鋰電池安全性較差。放在車頭或車尾,在碰撞的時候很容易發生災難性的後果,所以最後選擇在底盤。轎車的高度是一定的,所增加的電池厚度不能太大,不能影響車子的乘坐舒適度。

2.當你電池的空間確定了,單位體積的能量密度是一個問題。當時情況下,18650是一個最佳方案。而且單位體積的重量最輕。三元電池是最佳選擇。

3.鋰電池的特性所決定的。鋰電池在放電的時候體積越小,散熱程度越好,性能越佳。

畢竟現有的7000多節18650電池在組裝的時候很麻煩。安全性也較差。所以特斯拉自己開發了21700這種電池。體積相對小,性能符合車子要求;空間利用率高,能量密度大;放電倍率高;電池的數量減少,工藝也簡單化,降低工作強度。相比較18650,更適合特斯拉自己的需要。


開開心心每一天JN


個人的抽象理解

非專業人士,不喜勿噴


①我先簡單的列個數字作比較,7000多節小容量電池~700多節大容量電池。我們從物理學角度抽象理解,如何增加一個物體的接觸面積,嗯?

把這個物體分成儘量多的小個體單位,SO,不知道大家是不是猜到了我想表達的意思。我們把“如何增加一個物體的接觸面積”等價於特斯拉的“如何提高電池性能、性價比”,在這組對比中“增加接觸面積”就好比“增大電池電流”。

同行的朋友都知道,電流的大小決定了電動車的提速性能以及最高時速。

總結,電池分成很多塊,並聯起來是成本最低的提高電流的方式。


②你知道19世紀的很多戰艦被一擊就沉,而20世紀的戰艦你擊N多次都不沉,的原因嗎?因為他的船體就像竹子一樣,分很多節,其中偶爾的兩三節灌滿水是不會沉的,Understand?

所以特斯拉的電池分很多節,其目的之一就跟上面說的“擊不沉的戰艦”相同,如果其中的一節或者一組電池壞了,只需將他們隔離開就行了,其整體的性能受到的影響不會很大。

千里之堤,潰於蟻穴

莫看特斯拉的每節電池微不足道,在特斯拉強大的電池管理系統下,他們的能量可以合而聚之,分而散之,在不同的使用需求下,為車輛提供相應的能量供應,不浪費,不虧欠,挖掘電池最大的使用潛力,延長電瓶的使用壽命


RunningKing電動車


上面留言評論的都對,唯一沒有考慮的就是電池有個致命的缺陷就是能量衰減問題,電池能量衰減在單位時間裡持續發生,會呈幾何倍數的增加,屁對車輛的影響,優勢在高速行駛中的車輛來說都是致命的,單體電池在放電的時候,整個電池就好比水平年下降一樣,一個點放電,會拉低整個電池的電荷含量,包括電流,電壓都會降低,當出現大規模放電的時候,單體電池的整個電屬整體下降,電壓,電流和電荷,會出現欠 壓狀態,但是,當把大電池轉化為小電池的時候,放電點集中在一個電池單元,即使這個單元在極短的時間內出現饋電,但對整個電池組來說,不會產生極大的影響,這樣就保證了整個車輛的電控系統持續擁有比較穩定的能量供給


JYRO


問題很簡單,鋰電池自身物理特性決定的,像特斯拉這樣續航幾百公里動力那麼強勁的車,鋰電池需要很大,聚合物鋰電池實際上就跟果凍一樣,非常軟,小電池問題不大,電池做大了遇到衝擊會“流動”,所以至今三星不敢上4000毫安電池,因為單位容量太大的時候,碰摔真的有可能造成電池短路。放在汽車上這個就比較致命了,萬一有事故電池很可能起火燃燒!而且18650電池體積電量比已經到了一個極致,你即使去設計一個大型鋰電池,同樣功率體積也不會比18650省多少,倒不如直接用18650,也可以隨意佈置,採購也更方便,不會因為電池價格和產能被電池廠家刁難,一勞永逸解決電池供貨和價格的問題!


黑山老妖37625003


橫空出世的特斯拉改變了汽車產業格局,完美的高科技體驗以及環保的功效讓特斯拉成為科技新貴一族的購車首選。

作為電動汽車,用戶最為關注的充電問題,特斯拉也給出了很好的解決方案。

特斯拉推出不受車庫、地下停車場、地面停車位等環境限制的家庭充電站,滿足了特斯拉車主99%充電需求。

據網友稱,對特斯拉有第一次看見Iphone手機的心動感。特斯拉有多火呢?網上有一個段子說,不同於其他名牌車車展請了一堆漂亮模特,特斯拉從來不請模特吸引眼球,看客還得連夜排隊才有機會入場。

對於一款如此高科技的電動汽車,超快的提速能力以及充足的續航時間是它的一大賣點,這要感謝它的電池處理技術。要想動力充足,電池一定要容量大,那麼特斯拉之所以用7000多節18650小容量電池而不用容量更大的單體電池做電池組主要有以下幾點考量:

1、電力性能更穩定。

單體電池一旦出現問題,整個汽車的供電系統都會崩潰,而小容量電池組則充分分散了這一風險。由於電池組有7000多節電池,其中個別電池出現問題,並不影響整個汽車的動力系統,後期維修起來也更為方便。

早年間,國外一位土豪就買了一輛Model S,為的不是體驗高科技電動汽車的駕駛感,而是拆開它電池板,探索發現7000多節電池組的奧秘,這種探索精神,也是很666了。


2、方便電池管理,延長電池使用壽命。

一方面由於,分散的電池組組合的方式靈活,處於散熱考慮也比大容量單體電池效果更好。

另一方面,考慮到電池發熱,需要用到冷卻液來保持電池溫度均衡,防止電池出現高溫損壞等現象。大容量單體電池使用冷卻液的效果顯然不如分散式的電池組來得有效。

(圖片來自網絡,依然是那些沉迷拆電池的國外土豪)


3、依靠分散電池組的合理分佈和自身重量來營造汽車穩定的重心。

從國外土豪拆解的電池圖上,能看到,重量高達900公斤的7000多節電池組被安放在車輛底盤上,依靠自身重量來穩固汽車底盤,同時又能起到分散受力點的作用。從這方面來看,分散型電池組也要比大容量單體電池要好。


4、一開始沒得選,後來就懶得換。

以上幾點,或多或少都有點特斯拉大獲成功後,強行給它加戲的可能性,可能最初的原因遠沒有這麼多考慮這麼複雜,就是很簡單的沒得選。小鮮肉特斯拉一來不是什麼老牌汽車廠商,二來雖然現在風向轉向電動汽車,但在當年,還是汽油車的天下,可想而知,特斯拉在生產之初,完全得不到來自供應商的優待,接觸了幾家供應商,最後得到了18650小容量電池方案也挺好,為了配套方案,特斯拉特地開發出了Battery Management System 簡稱BMS電池管理系統。整車上市後竟然大火。想到後面要換成大容量單體電池,可能不止BMS需要改進,整車造型等等多個細節方面都需要更新,想想也是一筆大工程,而且事實證明,大容量單體電池在性能上並沒有先進到讓特斯拉非換不可的地步。



吳懟懟


特斯拉的汽車的電壓是400V,總電功率是85KWh,而我們知道,18650電池的電壓一般是在3.7,容量一般也就是10Wh這樣,那要推動這個大個汽車必須要串並聯組合。這樣會有一個好處,如果其中某一節電池出現問題的話,只會影響到一組串聯的電池容量,比如說是特斯拉是100個電池串聯,然後二十組並聯的話,壞了了一節的話,也就是這100節不能使用了,而其他的1900節還能使用,存儲電荷的能力將會下降二十分之一,而其他的電池仍然可以保障使用,而只用單電池串聯的話,如果一節電池有問題的其餘的都不能使用了。


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