剖析Tesla的電池技術(shù)及給我們的啟示

　　最近，雷司令送給傅老板的Tesla到貨了，老板心情大好，所有員工都可以報名試駕。為了體驗一下Tesla的電池技術(shù)，EmmaLu也High了一把。

　　EmmaLu是金山電池醫(yī)生的產(chǎn)品負責人，也是一個超級電池迷，盡管Tesla的酷炫，iPad一般的中控，以及4.4秒的0-100KM/s提速都很棒，但統(tǒng)統(tǒng)都擊中不了我。最讓我欲罷不能的還是它的電池。

　　Tesla在美國上市之初，EmmaLu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。

　　這次有機會直接體驗，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。下面是一些EmmaLu的理解和心得。

　　一、Tesla電池牛在哪里？

　　從消費者的角度，Tesla的電池無非有兩個優(yōu)點：

　　1、續(xù)航里程。目前Model S P85的官方數(shù)據(jù)已經(jīng)達到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)的電動汽車續(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)Tesla CTO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商，Tesla也不例外，它用的是Panasonic的電池。

　　具體的說，Tesla選擇的是PaNASonic NCR18650A 3100mAh,這個很多發(fā)燒友都知道了。我倒是仔細去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EmmaLu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：

　　A perfect combination of high energy density,safety and long life shows what is possible with this battery technology.

　　愿景是不錯，不過因為技術(shù)演進后來又加入了Nickel Oxide based New Platform技術(shù)，簡稱NNP Technology.還有一個技術(shù)是Heat Resistance Layer,簡稱HRL技術(shù)，這個是跟安全有關(guān)的。

      來看看它的幾個標準特征圖。

　　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70年代英國賓漢頓大學的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、嚴格的一致性篩選

　　Tesla擁有一個獨立的鋰電池監(jiān)測實驗室并依據(jù)鋰電池單體化學性能、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的穩(wěn)定性以及持久性。

　　下面這張圖是EmmaLu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。當電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導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行相互轉(zhuǎn)移，防止其電壓超過安全范圍而產(chǎn)生異變。

　　3、實時獨立的雙冷卻系統(tǒng)

　　Tesla自主研發(fā)的機體液體冷凝系統(tǒng)為雙模式冷卻系統(tǒng)，第一層冷卻回路將控熱系統(tǒng)，通風設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（EmmaLu個人覺得有幾十億美金的市場前景）著實讓人敬佩，懷著絲絲敬意EmmaLu還去美國專利商標局的網(wǎng)站上搜了下。

　　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

　　Leakage current reduction in combined motor drive and energy storage recharge system

　　38241772

　　Integrated battery pressure relief and terminal isolation system

　　48216502

　　Method for the external application of battery pack encapsulant

　　仔細看了幾條，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，EmmaLu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，去揣摩它的設計理念，確實給EmmaLu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。

　　Tesla Model S的電池單元一共運用了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節(jié)來大幅延長手機續(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 iPhone 5S的電池容量1440mAh完全可以達到MOTO RAZR MAXX 3300mAh的使用體驗。

　　3、成本優(yōu)勢永遠不可忽視。

　　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，軟件免費帶來的先天優(yōu)勢我們永遠不能忽視。（全文完）

　　附：資料及數(shù)據(jù)來源

　　本文內(nèi)容參閱了大量的官方數(shù)據(jù)和前輩撰寫的資料，為了便于大家交流學習，羅列如下，大家可以進一步參考：

　　1、Tesla Motors Club

　　http://www.teslamotors.com

　　2、技術(shù)貼：特斯拉的核心專利是哪些？（感謝周旭輝）

　　http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a78b4ee0102eqzh.html

　　3、Amazing Core Tesla Battery IP - 18650 Cell（來自Tesla官方論壇的神貼）

　　http://www.teslamotorsclub.com/showthread.php/17456-Amazing-Core-Tesla-Battery-IP-18650-Cell

　　4、United States Patent and Trademark Office

　　http://www.uspto.gov/

　　5、Panasonic NCR18650A 3100mAh PDF

　　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/ACI4000/ACI4000CE17.pdf

　　6、The battery technology behind the wheel（by kurt kelty）

　　http://wenku.baidu.com/link?url=fX9GqikbSuRFSw7Nosg_cli3IUJ13tL_-r8guM4HO85W206OE5f7jE_Wl2Xzw-kq_116N-CI6blMDYZauxJ6y6ZTYeMD4REWbKLPC-iZQVS