百公里加速3.2秒！續(xù)航440公里！這么多品牌的純電動(dòng)汽車為何就只能在特斯拉上有如此不俗的表現(xiàn)？是電動(dòng)機(jī)技術(shù)高超？還是電池技術(shù)先進(jìn)？今天我們就一起探尋一下特斯拉純電動(dòng)汽車的電池奧秘。

       隨著新能源汽車高速發(fā)展，鋰電池將得到充分的發(fā)展。提到新能源汽車，就不得不說下馬斯克的特斯拉了。時(shí)尚的外形、百公里加速3.2秒、續(xù)航440公里。這些都是特斯拉Model S成為人們心中純電動(dòng)汽車界的神車典范。

電池的熱管理相關(guān)問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關(guān)鍵因素。低溫度下(如低于0°C)對(duì)電池進(jìn)行充電，則可能引發(fā)瞬間的電壓過充現(xiàn)象，造成內(nèi)部析鋰并進(jìn)而引發(fā)短路。電池局部過熱，會(huì)引起連鎖放熱反應(yīng)，最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴(yán)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(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽車而言熱管理系統(tǒng)的功能應(yīng)該包括：

• 在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；

• 在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)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(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)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。

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(gòu)成電池板。汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)則采用的是自主研發(fā)的Roadster純電動(dòng)汽車液冷式電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。其中每69節(jié)并聯(lián)為一組(brick)，再將9組串聯(lián)為一層(sheet)，最后串聯(lián)堆疊11層構(gòu)成（圖-1）。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)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(huán)境下工作液體結(jié)冰的情況發(fā)生。特斯拉的專利中還指出“隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的”（圖-2）

（圖-1：特斯拉電池拆解）

（圖-2：冷卻系統(tǒng)）

• 圖-3.(a)是一層(sheet)內(nèi)部的熱管理系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動(dòng)，帶走電池產(chǎn)生的熱量；

• 圖-3.(b)是冷卻管道的結(jié)構(gòu)示意圖。冷卻管道內(nèi)部被分成四個(gè)孔道；

• 圖-3.(c)所示。為了防止冷卻液流動(dòng)過程中溫度逐漸升高，使末端散熱能力不佳，熱管理系統(tǒng)采用了雙向流動(dòng)的流場(chǎng)設(shè)計(jì)，冷卻管道的兩個(gè)端部既是進(jìn)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(dǎo)熱性能良好的材料(如高導(dǎo)熱環(huán)氧膠-Stycast 2850/ct)。

  
  
  （圖-3：結(jié)構(gòu)解剖圖）
  

3.1 尼桑（日產(chǎn)）LEAF的熱管理系統(tǒng)

日產(chǎn)汽車公司的LEAF純電動(dòng)汽車采用了少見的被動(dòng)式電池組熱管理系統(tǒng)。電池組由192節(jié)33.1 Ah的層疊式鋰離子電池組成。4節(jié)單體電池采用兩并兩串的連接形式組成模塊，48個(gè)模塊串聯(lián)組成電池組。電池組采用密封設(shè)計(jì)，外界不通風(fēng)，內(nèi)部也無液冷或空冷的熱管理系統(tǒng)，但寒冷地區(qū)有加熱選件。LEAF所采用的鋰離子電池經(jīng)過電極設(shè)計(jì)后降低了內(nèi)部阻抗，減小了產(chǎn)熱率，同時(shí)薄層(單體厚度7.1 mm)結(jié)構(gòu)使電池內(nèi)部熱量不易產(chǎn)生積聚，因此可以不采用復(fù)雜的主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)。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(tǒng)

通用汽車公司的Volt插電式混合動(dòng)力汽車使用了288節(jié)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(lián)成組，3組并聯(lián)。熱管理系統(tǒng)采用了液冷式設(shè)計(jì)方案，以50%水與50%乙二醇混合物為冷卻介質(zhì)。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(nèi)流動(dòng)帶走熱量。在低溫環(huán)境下，加熱線圈可以加熱冷卻液使電池升溫。（圖-4）

（圖-4：美國通用Volt的熱管理系統(tǒng)）

Tesla Motors總裁Musk曾經(jīng)在公開場(chǎng)合說過：

“沒錯(cuò)！世界上最快的汽車是電動(dòng)的！在未來，人們對(duì)燃油車的態(tài)度可能會(huì)像今天我們看待蒸汽機(jī)一樣：盡管看起來很不可思議，但卻已經(jīng)不合時(shí)宜了。”Tesla Motors一個(gè)個(gè)創(chuàng)新技術(shù)的誕生讓這曾經(jīng)被眾人認(rèn)為的“白日夢(mèng)”逐步成為現(xiàn)實(shí)。