最近雷司令送給我們傅老板的Tesla到貨了,老板開恩,所有員工都可以報名試駕。我也High了一把。
我是金山電池醫(yī)生的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人,也是一個超級電池迷,所以,其實Tesla的酷炫,iPad一般的中控,以及4.4秒的0-100KM/s提速,統(tǒng)統(tǒng)都擊中不了我。最讓我欲罷不能的還是它的電池。

其實Tesla在美國上市之初,我曾經(jīng)就電池問題寫過一些郵件與它的工程師咨詢探討,但人家確實牛逼,基本上沒做啥實質(zhì)性回復(fù)。
這次有機(jī)會直接體驗,感覺確實很霸道。而且聽聞Musk要把Tesla的專利公開,其實這里很多都是電池相關(guān)的專利,絕對的業(yè)界良心,看來真得好好研究研究了。下面談一些我的理解和心得。請各位前輩和同行拍磚。
一、Tesla電池牛在哪里?
從消費(fèi)者的角度,Tesla的電池?zé)o非有兩個優(yōu)點:
1、續(xù)航里程。目前ModelSP85的官方數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到502公里,而比亞迪E6的官方數(shù)據(jù)為300公里。而在Tesla出來之前,行業(yè)的電動汽車?yán)m(xù)航能力在100-200公里不等。
2、充電快。大陸地區(qū)因沒有充電樁,只能使用家用的充電線進(jìn)行充電,充電每小時可行駛50公里,在北美與加拿大建立的超級充電站20分鐘即可行駛200公里。另據(jù)TeslaCTO說,該公司正在試圖將汽車的充電時間縮減到前所未有的“5-10分鐘”。
二、特斯拉電池為什么能這么牛?
這里必須先糾正一個錯誤:Tesla其實并不自己做電池,幾乎所有的電動車廠商的電池材料都是來自供應(yīng)商,Tesla也不例外,它用的是Panasonic的電池。
具體的說,Tesla選擇的是PanasonicNCR18650A3100mAh,這個很多發(fā)燒友都知道了。我倒是仔細(xì)去Panasonic的官方下載過NCR-18650的PDF來研究。來看看這塊電池吧,3D圖。

看一下實物吧,這是我從Tesla官方論壇大神那里拿到的。注意看那個黃色的東東就是。

這個PDF的第一句是這樣自夸的:
Aperfectcombinationofhighenergydensity,safetyandlonglifeshowswhatispossiblewiththisbatterytechnology.
愿景是不錯,不過因為技術(shù)演進(jìn)后來又加入了NickelOxidebasedNewPlatform技術(shù),簡稱NNPTechnology。還有一個技術(shù)是HeatResistanceLayer,簡稱HRL技術(shù),這個是跟安全有關(guān)的。

來看看它的幾個標(biāo)準(zhǔn)特征圖。



官方說得很不錯,但實際上這款電池的各項技術(shù)在新時代已經(jīng)有點老舊,而事實的真相是,和磷酸鐵鋰電池(比亞迪電動車所采用電池技術(shù))相比,18650毛病還是不少:
1、18650很out(上世紀(jì)70年代英國賓漢頓大學(xué)的Whittingham女士發(fā)明);
2、它的安全系數(shù)并不高;
3、熱特性和電特性較差。
可以看看我整理的市面上幾款電動車使用的電池。其實大家都沒有選擇18650(但也許這就是他們做不成Tesla的原因?)


既然18650并不是啥稀罕貨,到底Tesla電池技術(shù)牛在哪?答案就是它的電池管理系統(tǒng),可以化腐朽為神奇。
1、嚴(yán)格的一致性篩選
Tesla擁有一個獨(dú)立的鋰電池監(jiān)測實驗室并依據(jù)鋰電池單體化學(xué)性能、形狀系數(shù)建立了一個完備 的數(shù)據(jù)信息中心,Tesla所用的每一塊18650在主要關(guān)注指標(biāo)包括:單體容量大小,儲能持久性、功率輸出大小、電壓上下限等。其中一致性、安全性較好 的電池作為電池組備用電池,從而在根本上保證電池組功率傳導(dǎo)的穩(wěn)定性以及持久性。
下面這張圖是我從Tesla官方的paper里找的。

2、自動化的故障排除系統(tǒng)
Tesla有一個自主研發(fā)單體電荷平衡系統(tǒng),可有效排除故障單體,保證整車安全性能。當(dāng)電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導(dǎo)致電量與其他電池不同時,集電器就會將能量在電池之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移,防止其電壓超過安全范圍而產(chǎn)生異變。

每一個電池單體都覆蓋Telsa安全控制系統(tǒng)
3、實時獨(dú)立的雙冷卻系統(tǒng)
Tesla自主研發(fā)的機(jī)體液體冷凝系統(tǒng)為雙模式冷卻系統(tǒng),第一層冷卻回路將控?zé)嵯到y(tǒng),通風(fēng)設(shè)備 以及其他散熱裝置與電池組熱量管理系統(tǒng)連接起來,從而保證每個電池單體溫度低于其安全值以下,保證其散熱性以及安全性能。第二層冷卻回路包括第二冷卻儲液 罐并與轉(zhuǎn)動部件進(jìn)行熱交換,并立于第一個冷卻回路,保證電池組冷卻系統(tǒng)的獨(dú)立性,溫度的穩(wěn)定也最大限度的增加了電池效能。
三、Tesla開放專利中和電池有關(guān)的專利情況
Tesla的電池管理技術(shù)是很牛,而讓人們感覺更牛的是Musk宣布專利開放了。據(jù)英國路透社的統(tǒng)計,Tesla允許其他制造商應(yīng)用其知識產(chǎn)權(quán)所涉及到的專利僅現(xiàn)有的就有700多項專利,還有未來肯定會不斷增加的新的專利。
雖然Tesla的目的是在于拉動整個電動汽車市場,但Musk能做出這么有魄力的舉動,放棄巨大的專利授權(quán)收入(我個人覺得有幾十億美金的市場前景)讓我實在敬佩,懷著絲絲敬意我還去美國專利商標(biāo)局的網(wǎng)站上搜了下。

Tesla這幾年專利申請的數(shù)量
有幾個發(fā)現(xiàn):
1、Tesla持有的專利有很大一部分都和電池系統(tǒng)有關(guān),大概有150個左右,可見電池技術(shù)真的是Tesla的核心。
2、真心牛逼的是Tesla現(xiàn)在這一塊還在審核中的專欄有200多個。呵呵。
隨便來幾個大家感受一下:
28242739
Leakagecurrentreductionincombinedmotordriveandenergystoragerechargesystem
38241772
Integratedbatterypressurereliefandterminalisolationsystem
48216502
Methodfortheexternalapplicationofbatterypackencapsulant
仔細(xì)看了幾條,感覺美帝的網(wǎng)站閱讀體驗實在是太差了,國內(nèi)有大神統(tǒng)計并翻譯了部分下面大家感受一下。

嗯,專利很多,但絕大部分都是電池管理相關(guān)的技術(shù)專利,對于整個電動汽車行業(yè)來說,需要的也正是這些專利,如何在成本均衡的情況下解決電動汽車的續(xù)航問題,目前Tesla是做得最好的。
因此Musk在宣布開放所有專利的時候,我相信整個電動汽車行業(yè)的春天即將要到來了。
四、Tesla電池管理給金山電池醫(yī)生帶來哪些啟示?
其實如同傅老板讓大家試駕體驗的初衷一樣,通過對Tesla電池技術(shù)的研究,去揣摩它的設(shè)計理念,確實給我做金山電池醫(yī)生帶來了一些啟發(fā)??偨Y(jié)梳理如下。
1、不要遵循以往經(jīng)驗,勇于探索與突破新的解決方法。
18650是一款比較老的電芯,在電池技術(shù)上也無過人之處,然而Tesla另辟蹊徑通過電池管理系統(tǒng)讓8000多節(jié)18650的組合發(fā)揮出了超過其他電動汽車的體驗,這就是Musk不遵循以往經(jīng)驗所看到的路。
2、簡單的疊加可以帶來質(zhì)變。
TeslaModelS的電池單元一共運(yùn)用了8142個市面所常見的18650鋰電池,這和金 山電池醫(yī)生所作的通過一個一個糾正耗電的小細(xì)節(jié)來大幅延長手機(jī)續(xù)航殊途同歸。電池容量與實際的體驗并沒有關(guān)系;就如同iPhone5S的電池容量 1440mAh完全可以達(dá)到MOTORAZRMAXX3300mAh的使用體驗。
3、成本優(yōu)勢永遠(yuǎn)不可忽視。
特斯拉采用18650的重要原因之一就是成本,因為18650的技術(shù)成熟,廠家眾多,成本也將會越來越低,而這和我們做軟件一樣,用戶的選擇成本越低,軟件隔成功也就越近,軟件免費(fèi)帶來的先天優(yōu)勢我們永遠(yuǎn)不能忽視。