中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：不知各位是否記得國內(nèi)有個(gè)叫游俠汽車的團(tuán)隊(duì)在打造純電動(dòng)車，2個(gè)月前他們的Demo已經(jīng)能跑起來了。但說白了，那只是一輛從二手現(xiàn)代酷派跑車改裝過來的電動(dòng)車，他們距離真正制造一輛電動(dòng)車還有很長的路要走。
不過，前一陣子GeekCar的小伙伴聽說游俠汽車拆解了一輛Tesla。俗話說得好，要成功必須向成功者學(xué)習(xí)。所以游俠汽車用這種“簡單粗暴”的方式向Tesla學(xué)習(xí)的精神倒是挺值得稱贊的。
于是我們實(shí)地走訪了游俠汽車的“制造工廠”，終于見到了這輛被完全拆散的Tesla。這一次先和大家分享一下Tesla的電池部分。
我們都知道85kW?h版本的Tesla電池組由近7000節(jié)18650鋰電池構(gòu)成。但電池組的實(shí)際情況，卻沒多少人見過。之前網(wǎng)上發(fā)布的電池分析大都是基于Tesla的電池專利而分析得出的。這次就由GeekCar的小伙伴為大家揭開Tesla電池的最后一層神秘面紗。
電池模塊
這張圖是Model S底盤整個(gè)電池組的全景圖，Model S一共有16塊電池組，最下面的空擋那塊原來有兩塊電池，上圖中已經(jīng)被游俠汽車拆了下來。
Tesla在每一塊電池組上都覆蓋一塊玻纖板對(duì)電池進(jìn)行簡單的保護(hù)。每兩塊電池之間都有金屬梁隔開。圖中左下角是整個(gè)電池組的保險(xiǎn)絲，右側(cè)是電池的冷卻液接口和冷卻液加注口。
單塊電池組
這塊兒就是Tesla非常高大上鋰電池組，在這塊板上一共有444節(jié)電池，每74節(jié)并聯(lián)成一組，整塊電池板由6組電池串聯(lián)而成。所以我們可以算出在這款Tesla Model S 85車型上一共有7104節(jié)18650鋰電池。
電池組的6塊分區(qū)排布見上圖紅線部分。這塊電池板正反面的構(gòu)造是呈中心對(duì)稱的，至于為什么排列成這樣，想必一定是經(jīng)過大量測試和驗(yàn)證的。GeekCar猜測這么排列是為了獲取更低的平均電阻率以及配合散熱管道實(shí)現(xiàn)更好的散熱。
電池組中間的那幾根線一邊連接著電池的極板，另一頭連到電池控制模塊，這些線是用來檢測電池組的電壓，從而保證電池組正常工作的。
再仔細(xì)看可以發(fā)現(xiàn)，每一節(jié)電池上都有一根很細(xì)的保險(xiǎn)絲，這個(gè)是用來保護(hù)整個(gè)電池組的，當(dāng)單節(jié)電池出現(xiàn)溫度過高之類的異?，F(xiàn)象時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷，以達(dá)到保護(hù)整個(gè)電池組的目的（每節(jié)電池的正負(fù)極都會(huì)有一根保險(xiǎn)絲）。
這么多保險(xiǎn)絲需要焊接在電路板上是一項(xiàng)非常大的工程，從工藝上來看應(yīng)該是由專門的機(jī)器人使用超聲波焊接完成的。
BMS主控芯片
Tesla的電池主控模塊，從PCB板上印刷的logo來看，這塊電路板是完全由Tesla自行研發(fā)的。電路板上使用了大量的電阻和電容進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，光是在我們看到的這一面就有6組電信號(hào)的采集線路。
由于Tesla使用的是18650鋰電池，這種鋰電池就是我們筆記本電腦中使用的電池，所以其電控方面的技術(shù)是非常成熟的，雖然我想了很多辦法還是無法看清楚主板上芯片的型號(hào)，但還是能推測出上面主要有充放電管理芯片和電池計(jì)量管理芯片，相比筆記本電池，其復(fù)雜的地方應(yīng)該在多路的電池信號(hào)采集和控制算法上，畢竟電動(dòng)汽車成百上千節(jié)電池的監(jiān)控和筆記本電腦10節(jié)左右的電池監(jiān)控不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。
Tesla的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
在之前各大媒體公布的消息中，我們得知Tesla是有一套專門的液體循環(huán)溫度管理系統(tǒng)圍繞著每一節(jié)單體電池的，但其具體構(gòu)造，卻始終未能見到。有媒體在報(bào)道中是這么說的“據(jù)Tesla專利說明介紹，隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的，可以直接存儲(chǔ)在隔離板內(nèi)部管腔，也可以被裝到特定的水袋中。如果是流動(dòng)狀態(tài)，可以與電池組的冷卻系統(tǒng)連接在一起，也可以自建循環(huán)系統(tǒng)?！?
游俠汽車拆解的車型是Model S 85型，并未選配寒冷氣候套裝。在工程師的介紹下，我們終于看到了Tesla熱管理系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造。
上圖中的電池組外殼部分已經(jīng)被游俠汽車暴力拆解，部分電池被取出。
感謝暴力拆解，使我們終于看到了電池組內(nèi)部的構(gòu)造，在鋰電池組內(nèi)部，灌注水乙二醇的導(dǎo)熱鋁管呈S形狀環(huán)繞，圖中左右兩側(cè)的接口為水乙二醇液體的循環(huán)接口，在鋁管外還包裹著一層橘黃色的絕緣膠帶。為防止絕緣膠帶意外破裂，導(dǎo)致鋁管與鋰電池外殼接觸造成短路，Tesla在鋁管外部還加了一層絕緣膠進(jìn)行隔離。在其他沒有鋁管通過的電池之間，也使用了一層絕緣膠進(jìn)行隔離。
在我第一眼看到Tesla的電池做這么多層的絕緣隔離時(shí)，我還是非常驚訝的。想了一下才明白過來，Tesla使用的18650鋰電池是定制的，不像我們平時(shí)看到的鋰電池一樣有一層絕緣外衣，其裸露在外的電池外殼都是電池負(fù)極，一旦外殼被導(dǎo)體連上，就可能造成短路，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生起火事故，其后果將不堪設(shè)想。
所以Tesla在電池組內(nèi)部做的多層絕緣防護(hù)還是非常必要的，從目前看到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來說Tesla的防護(hù)措施是值得信賴的。
未拆解的鋰電池組細(xì)節(jié)圖
不會(huì)流動(dòng)的“冷卻液”？
在拆解完Tesla之后，游俠汽車的小伙伴告訴了我一個(gè)令人非常驚訝的消息，Tesla散熱鋁管內(nèi)的“冷卻液”并不會(huì)流動(dòng)！
當(dāng)我聽到這個(gè)消息的時(shí)候，第一反應(yīng)是震驚，Tesla費(fèi)了這么大的周折把鋁管弄到電池中間去，卻只是包裹著電池，其中的“冷卻液”不會(huì)流動(dòng)？這就是世界上最先進(jìn)的汽車鋰電池?zé)峁芾矸桨竼幔?
帶著震驚和疑問，我仔仔細(xì)細(xì)的檢查了散熱鋁管的每一部分，很遺憾，我沒有發(fā)現(xiàn)任何類似泵和溫度控制的器件。Tesla電池的“冷卻液”就是不會(huì)主動(dòng)流動(dòng)的。
我眼前擺放的這套目前世界上最先進(jìn)的汽車鋰電池?zé)峁芾矸桨?，著?shí)讓我震驚了一下。但既然Tesla這么做了，那就一定有他的道理。
鋰電池工作液體接口
那包裹著電池的水乙二醇“冷卻液”究竟是做什么用的呢？
帶著疑問我查閱了一些相關(guān)資料，又和游俠汽車的小伙伴進(jìn)行了一下交流。我們得出的結(jié)論是，“冷卻液”是用來保持電池的溫度一致性的。由于Tesla電池的密集擺放，中心區(qū)域聚集的熱量相比周邊必然會(huì)多很多，若是沒有鋁管傳遞熱量來保持電池溫度的一致性，必將造成各單體電池之間的溫度不均衡，最終會(huì)影響電池性能的一致性及電池荷電狀態(tài)（SOC）估計(jì)的準(zhǔn)確性，從而影響到電動(dòng)車的系統(tǒng)控制。
雖然Tesla使用的是電池一致性極高的18650鈷酸鋰鋰電池。對(duì)于這種電池坊間甚至戲稱“你買了同一批次的18650鋰電池，若是儀器檢測出電池性能不一致，你首先要懷疑是不是你的儀器出問題了？”
但是即便Tesla使用的是一致性如此高的電池，也無法保證電池在實(shí)際工作中的一致性。因?yàn)殡姵卦诓煌瑴囟认碌臒岷穆剩慨a(chǎn)生1kW·h的電能所消耗的熱量）是不一樣的，這是由于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與溫度是密切相關(guān)的。如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內(nèi)部環(huán)境中運(yùn)行，電池溫度將會(huì)顯著上升，從而導(dǎo)致電池組內(nèi)部形成“熱點(diǎn)”，最終可能產(chǎn)生熱失控。
而電池一致性一旦出現(xiàn)問題，對(duì)于整個(gè)電池組的壽命將會(huì)產(chǎn)生很大的影響。所以Tesla使用了高傳熱效率的鋁管和高比熱容的液體冷卻方案來保持電池溫度的一致性，這樣做不僅是出于安全，對(duì)電動(dòng)車的續(xù)航也是至關(guān)重要的。
據(jù)稱Tesla使用的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以將一塊電池組內(nèi)各單體電池的溫度差異控制在±2℃以內(nèi)。在2013年6月的一份報(bào)告中顯示，在行駛10萬英里后Tesla Roadster的電池組容量仍能維持在初始容量的80%-85%，而且電池容量的衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，與環(huán)境溫度和車齡的關(guān)系不明顯?？梢奣esla對(duì)電池衰減的良好控制，離不開電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的有力支撐。
鋰電池組工作液體接口及工作液體灌注接口
據(jù)相關(guān)資料顯示，Tesla鋁管內(nèi)的工作液體配方是由50%的水和50%的乙二醇組成的。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。上圖中從管道中流出的綠色液體就是Tesla的工作液體。
Tesla的“冷卻液”到底會(huì)不會(huì)流動(dòng)？
在Tesla的專利中指出“隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的”。
雖然那份專利是在很早以前提交的，但是關(guān)于電池工作液體（冷卻液）循環(huán)部分還是有些地方值得思考的。我們看到的這款Model S采用的是被動(dòng)式的溫度管理系統(tǒng)，設(shè)施比較簡單，相對(duì)成本也較低。那Tesla是不是也有一套主動(dòng)的溫度管理系統(tǒng)呢？這么做雖然會(huì)附加一些的功率元件，但是讓汽車內(nèi)的工作液體流動(dòng)起來，其整體熱管理系統(tǒng)將會(huì)更加的有效。
對(duì)此游俠汽車的小伙伴提出了新的猜測，若是選購寒冷氣候套裝，溫度管理模塊會(huì)不會(huì)使用主動(dòng)式的呢？
我們猜測使用主動(dòng)式的溫度管理系統(tǒng)，只需要在現(xiàn)有的電池溫度控制模塊中加入一個(gè)泵和工作液體加熱裝置，就可以使脆弱的鋰電池在極寒環(huán)境下保證良好的工作溫度。
但是具體是否如此，我們就不得而知了，期待有大神再次拆解帶有寒冷套件的Tesla，向我們揭秘Tesla在極寒環(huán)境下的電池保溫系統(tǒng)。如果官方愿意向我們公布其內(nèi)部構(gòu)造，我們也非常愿意對(duì)此進(jìn)行深入的報(bào)道。
