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特斯拉電池為什么能續(xù)航400公里

目錄:媒體報道星級:3星級人氣:-發(fā)表時間:2016-09-18 13:37:00
RSS訂閱 文章出處:跨越電子導熱硅膠片網責任編輯:NSW作者:NSW

百公里加速3.2秒!續(xù)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(xiàn)?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(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汽車界的神車典范。

電動汽車電池熱管理系統(tǒng)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(fā)瞬間的電壓過充現(xiàn)象,造成內部析鋰并進而引發(fā)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(tǒng)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(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。

Tesla Roadster電池熱管理系統(tǒng)

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(tǒng)則采用的是自主研發(fā)的Roadster純電動汽車液冷式電池熱管理系統(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層構成(圖-1)。電池熱管理系統(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)境下工作液體結冰的情況發(fā)生。特斯拉的專利中還指出“隔離板內部的水可以是靜態(tài)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(tǒng))

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

  • 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(tǒng)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(huán)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(tǒng)

3.1 尼桑(日產)LEAF的熱管理系統(tǒng)

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(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個模塊串聯(lián)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(tǒng),但寒冷地區(qū)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(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(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(tài)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。”Tesla Motors一個個創(chuàng)新技術的誕生讓這曾經被眾人認為的“白日夢”逐步成為現(xiàn)實。


 

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