鉅大LARGE | 點擊量:1231次 | 2020年07月18日
到底哪種好?通用、特斯拉的電池技術(shù)路線之爭
大家都說未來是電動汽車的天下,可是你了解嗎,“電池”才是支撐起未來汽車帝國的根基。沒有電池,就像燃油車失去了汽油;那沒有好的電池呢?——就像你加了摻水汽油。
現(xiàn)在提到電動汽車,大家就條件反射似的聯(lián)想起特斯拉。確實,在電池方面,特斯拉做得足夠優(yōu)秀,畢竟管理好7000多節(jié)18650圓柱電池(Model3使用21700電池),絕對是個“技術(shù)活”。不過,特斯拉使用的這種方法,只是目前電動汽車領(lǐng)域為數(shù)不多的幾個電池技術(shù)流派之一。事實上,我們所謂的“傳統(tǒng)整車廠”,在這方面的“造詣”同樣很高。
他們和特斯拉的技術(shù)有什么差別?這篇文章我們以通用為例來進(jìn)行解讀。
為何是通用?其實在電動汽車方面他們是有“悠久傳統(tǒng)”的,要了解早在上世紀(jì)90年代,通用就推出了EV1電動汽車,由此也有了那個著名的紀(jì)錄片《誰殺死了電動汽車》。從技術(shù)發(fā)展史上看,通用從鉛酸電池、鎳氫電池到三元鋰離子電池都玩了個遍,絕對算是現(xiàn)代電動汽車的開山鼻祖了。
想了解通用現(xiàn)有的電池技術(shù),可以深入剖析一輛剛剛上市的別克VELITE5。因為這個基于EREV增程型混動技術(shù)打造的車輛基本可以代表通用在電池領(lǐng)域的最新技術(shù)成果。
在這個“看臉”的社會,我們先來看外觀。
特斯拉ModelS的電池組是這樣的:
別克VELITE5的電池組是這樣的:
從上面兩張圖可以看出:電動汽車行業(yè)老大哥通用做電池,并沒有選擇柱型電池,而是走了“軟包”路線,這是兩者最大的差別。一個柱型,一個片狀,雖然形狀不同,但其中都是三元鋰材料,只是各化學(xué)元素占比可能略有差別。原因是三元鋰離子電池能量密度相對較高,已是現(xiàn)在動力鋰電池的首選。
電池組其實和人類相同,不能太冷,也不能太熱。電池組由許多電池單體構(gòu)成,假如每個單體的溫度都不相同,就會影響電池性能的一致性以及SOC估計的準(zhǔn)確性,輕則影響電池壽命,重則影響車輛安全。
所以工程師們就為電池組設(shè)計了專屬的“溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)”,讓電池組始終在最合適的溫度下工作。
不過關(guān)于特斯拉來說,電池組的溫度管理絕對是個“噩夢”,因為他們要面對幾千節(jié)柱型電池(Model3使用的是21700電池)。
特斯拉的做法是在電池單體之間設(shè)置大量冷卻液管道,GeekCar曾見證了一次特斯拉電池組的終極拆解:
通過拆解,我們也發(fā)現(xiàn)特斯拉的電池液冷系統(tǒng)其實是沒有循環(huán)泵的,算是“被動式”冷卻系統(tǒng)(看上去有點原始…)。其實從原理上來看,柱型電池本身是不適合做動力鋰電池的,因為散熱不太好解決。至于為何特斯拉一定選擇柱型電池,是因為當(dāng)時特斯拉可選的、技術(shù)成熟、能大量供貨的只有18650電池。(歷史遺留問題…)
從圖中也可以看出,各個電池單體之間除了冷卻液管道外,還有絕緣帶,防止短路。這也出現(xiàn)另外一個問題,就是一旦發(fā)生碰撞,絕緣帶損壞,極有可能出現(xiàn)短路、起火。所以特斯拉發(fā)生碰撞后,起火的案例不在少數(shù),并且火勢都很猛烈:
再來看看通用這邊是怎么控制電池溫度的,別克VELITE5電池示意圖如下:
別克VELITE5的電池包由96個電芯串聯(lián),然后兩個并聯(lián)一起,一共192個電芯,電池包重量為183Kg,總?cè)萘繛?8kWh。
由于別克VELITE5使用了片狀的軟包電池,所以在每片電池之間都設(shè)計了冷卻液管路,呈“三明治”結(jié)構(gòu)。這種片狀設(shè)計,也就決定了電池單體和冷卻液管路之間貼合非常緊密,熱傳遞效率非常高。
和特斯拉不同,別克VELITE5的冷卻液的流動是可以控制的。在夏天溫度過高時,冷卻液能用空調(diào)系統(tǒng)降溫。按照官方的說法,別克VELITE5可適應(yīng)-30~60攝氏度的環(huán)境,電池組的溫度控制達(dá)到了±2度。
有意思的是,仔細(xì)觀察別克VELITE5和插電混動版凱迪拉克CT6你就會發(fā)現(xiàn):這兩款車的電池組結(jié)構(gòu)類似,電池組容量只相差0.4kWh,只是堆積方式有明顯不同。
這是因為通用在設(shè)計電池組之初,就考慮到了未來在多款車型上的應(yīng)用。如此一來,工程師就能根據(jù)不同車型的車身結(jié)構(gòu)、容量需求等因素,快速設(shè)計出合適的電池組。
反觀特斯拉,ModelS、ModelX和Model3的電池組布置方式一模相同,即電池組當(dāng)?shù)妆P用。
其實關(guān)于普通用戶來說,考慮問題非常實際,比如電池組能量衰減問題??陀^來說,任何電池都是有壽命的,會隨著循環(huán)次數(shù)的增多,所能夠儲存的能量逐漸變少。
不過通用曾公布過這么一個數(shù)據(jù):20億公里。目前,通用汽車的動力鋰電池在全球已經(jīng)累計了20億公里的行駛里程,沒有一例因為電池能量衰減問題而返廠。所以你看,假如你特別在意“續(xù)航里程”,別只盯著數(shù)字看,電池技術(shù)才是本質(zhì)。
最后再說個研發(fā)層面的事兒:和特斯拉與松下合作相同,整車廠也得有電池公司的幫助才行,但是這并不意味著整車廠就可以把有關(guān)電池的方方面面都扔給電池公司,事實上,我們前一陣參觀位于上海的通用我國前瞻技術(shù)研發(fā)中心時,就看到了他們的電池測試實驗室,在那里,他們會不停的進(jìn)行實驗,來研究諸如不同配方電池的性能表現(xiàn)等課題。
小結(jié)
其實關(guān)于整車廠來說,既然要發(fā)展新能源車,那么和三電有關(guān)的技術(shù)就必須去了解,也就是所謂的“knowhow”,只有這樣才能保證自己在這方面的核心競爭力。從這一點來看,通用已經(jīng)占得先機…