剖析特斯拉電池續航440公里的真正原因

      在新能源汽車發展的如火如荼的今天，有新能源汽車行業之“蘋果”美譽的特斯拉，百公里加速3.2秒！續航440公里！這么多品牌的純電動汽車為何就只能在特斯拉上有如此不俗的表現？是電動機技術高超？還是電池技術先進？今天我們就一起探尋一下特斯拉純電動汽車的電池奧秘。
      隨著新能源汽車高速發展，鋰電池將得到充分的發展。提到新能源汽車，就不得不說下馬斯克的特斯拉了。時尚的外形、百公里加速3.2秒、續航440公里。這些都是特斯拉Model S成為人們心中純電動汽車界的神車典范。

電動汽車電池熱管理系統的重要性
      電池的熱管理相關問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關鍵因素。低溫度下(如低于0°C)對電池進行充電，則可能引發瞬間的電壓過充現象，造成內部析鋰并進而引發短路。電池局部過熱，會引起連鎖放熱反應，最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。
      另外，鋰離子電池的工作或存放溫度影響其使用壽命。電池的適宜溫度約在10~30°C之間，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。

對電動驅動汽車而言熱管理系統的功能應該包括：
?在電池溫度較高時進行有效散熱，防止產生熱失控事故；
?在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充電、放電性能和安全性；
?減小電池組內的溫度差異，抑制局部熱區的形成，防止高溫位置處電池過快衰減，降低電池組整體壽命。

Tesla Roadster電池熱管理系統
Model S使用的是松下定制的18650鋰電池即普通筆記本電腦的鋰電池，眾多18650鋰電池組成單體電池包，再由電池包組成電池組，并由16組電池組構成電池板。汽車電池熱管理系統則采用的是自主研發的Roadster純電動汽車液冷式電池熱管理系統。其中每69節并聯為一組(brick)，再將9組串聯為一層(sheet)，最后串聯堆疊11層構成（圖-1）。電池熱管理系統的冷卻液為50%水與50%乙二醇混合物，這是為了避免在低溫環境下工作液體結冰的情況發生。特斯拉的專利中還指出“隔離板內部的水可以是靜態的也可以是流動的”（圖-2）

（圖-1：特斯拉電池拆解）

（圖-2：冷卻系統）

?圖-3.(b)是冷卻管道的結構示意圖。冷卻管道內部被分成四個孔道；

?圖-3.(c)所示。為了防止冷卻液流動過程中溫度逐漸升高，使末端散熱能力不佳，熱管理系統采用了雙向流動的流場設計，冷卻管道的兩個端部既是進液口，也是出液口；

?圖-3(d)所示。電池之間及電池和管道間填充電絕緣但導熱性能良好的材料(如高導熱環氧膠-Stycast 2850/ct)。

（圖-3：結構解剖圖）

其他品牌電動汽車的熱管理系統

3.1 尼桑（日產）LEAF的熱管理系統

日產汽車公司的LEAF純電動汽車采用了少見的被動式電池組熱管理系統。電池組由192節33.1 Ah的層疊式鋰離子電池組成。4節單體電池采用兩并兩串的連接形式組成模塊，48個模塊串聯組成電池組。電池組采用密封設計，外界不通風，內部也無液冷或空冷的熱管理系統，但寒冷地區有加熱選件。LEAF所采用的鋰離子電池經過電極設計后降低了內部阻抗，減小了產熱率，同時薄層(單體厚度7.1 mm)結構使電池內部熱量不易產生積聚，因此可以不采用復雜的主動式熱管理系統。電池組的壽命保證期是8年或16萬公里。

 

3.2 美國通用Volt的熱管理系統

通用汽車公司的Volt插電式混合動力汽車使用了288節45 Ah的層疊式鋰離子電池。電池組的電氣連接可等效為96片單體串聯成組，3組并聯。熱管理系統采用了液冷式設計方案，以50%水與50%乙二醇混合物為冷卻介質。單體電池間間隔布置了金屬散熱片(厚度為1 mm)，散熱片上刻有流道槽。冷卻液可在流道槽內流動帶走熱量。在低溫環境下，加熱線圈可以加熱冷卻液使電池升溫。

Tesla Motors總裁Musk曾經在公開場合說過：
“沒錯！世界上最快的汽車是電動的！在未來，人們對燃油車的態度可能會像今天我們看待蒸汽機一樣：盡管看起來很不可思議，但卻已經不合時宜了?！盩esla Motors一個個創新技術的誕生讓這曾經被眾人認為的“白日夢”逐步成為現實。