Tesla終極拆解——Tesla電池熱管理系統（二）

Tesla的電池熱管理系統

在之前各大媒體公布的消息中，我們得知Tesla是有一套專(zhuān)門(mén)的液體循環(huán)溫度管理系統圍繞著(zhù)每一節單體電池的，但其具體構造，卻始終未能見(jiàn)到。有媒體在報道中是這么說(shuō)的“據Tesla專(zhuān)利說(shuō)明介紹，隔離板內部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的，可以直接存儲在隔離板內部管腔，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連接在一起，也可以自建循環(huán)系統?！?/P>

游俠汽車(chē)拆解的車(chē)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熱管理系統的內部構造。

（上圖中的電池組外殼部分已經(jīng)被游俠汽車(chē)暴力拆解，部分電池被取出）

通過(guò)暴力拆解，使我們終于看到了電池組內部的構造。在鋰電池組內部，灌注水乙二醇的導熱鋁管呈S形狀環(huán)繞。圖中左右兩側的接口為水乙二醇液體的循環(huán)接口，在鋁管外還包裹著(zhù)一層橘黃色的絕緣膠帶。為防止絕緣膠帶意外破裂，導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(méi)有鋁管通過(guò)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(guò)來(lái)，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極，一旦外殼被導體連上，就可能造成短路，嚴重時(shí)甚至會(huì )發(fā)生起火事故，其后果將不堪設想。

所以Tesla在電池組內部做的多層絕緣防護還是非常必要的，從目前看到設計結構來(lái)說(shuō)Tesla的防護措施是值得信賴(lài)的。

（未拆解的鋰電池組細節圖）

不會(huì )流動(dòng)的“冷卻液”？

在拆解完Tesla之后，游俠汽車(chē)的小伙伴告訴了我一個(gè)令人非常驚訝的消息，Tesla散熱鋁管內的“冷卻液”并不會(huì )流動(dòng)！

當我聽(tīng)到這個(gè)消息的時(shí)候，第一反應是震驚，Tesla費了這么大的周折把鋁管弄到電池中間去，卻只是包裹著(zhù)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(chē)鋰電池熱管理方案嗎？

帶著(zhù)震驚和疑問(wèn)，我仔仔細細的檢查了散熱鋁管的每一部分，很遺憾，我沒(méi)有發(fā)現任何類(lèi)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(chē)鋰電池熱管理方案，著(zhù)實(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(zhù)電池的水乙二醇“冷卻液”究竟是做什么用的呢？

帶著(zhù)疑問(wèn)我查閱了一些相關(guān)資料，又和游俠汽車(chē)的小伙伴進(jìn)行了一下交流。我們得出的結論是，“冷卻液”是用來(lái)保持電池的溫度一致性的。由于Tesla電池的密集擺放，中心區域聚集的熱量相比周邊必然會(huì )多很多，若是沒(méi)有鋁管傳遞熱量來(lái)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）估計的準確性，從而影響到電動(dòng)車(chē)的系統控制。

雖然Tesla使用的是電池一致性極高的18650鈷酸鋰鋰電池。對于這種電池坊間甚至戲稱(chēng)“你買(mǎi)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(wèn)題了？”

但是即便Tesla使用的是一致性如此高的電池，也無(wú)法保證電池在實(shí)際工作中的一致性。因為電池在不同溫度下的熱耗率（每產(chǎn)生1kW·h的電能所消耗的熱量）是不一樣的，這是由于電池內部的化學(xué)反應與溫度是密切相關(guān)的。如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內部環(huán)境中運行，電池溫度將會(huì )顯著(zhù)上升，從而導致電池組內部形成“熱點(diǎn)”，最終可能產(chǎn)生熱失控。

而電池一致性一旦出現問(wèn)題，對于整個(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(lái)保持電池溫度的一致性，這樣做不僅是出于安全，對電動(dòng)車(chē)的續航也是至關(guān)重要的。

據稱(chēng)Tesla使用的電池熱管理系統可以將一塊電池組內各單體電池的溫度差異控制在±2℃以?xún)?。?013年6月的一份報告中顯示，在行駛10萬(wàn)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明顯相關(guān)，與環(huán)境溫度和車(chē)齡的關(guān)系不明顯?？梢?jiàn)Tesla對電池衰減的良好控制，離不開(kāi)電池熱管理系統的有力支撐。

（鋰電池組工作液體接口及工作液體灌注接口）

據相關(guān)資料顯示，Tesla鋁管內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(zhuān)利中指出“隔離板內部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的”。

雖然那份專(zhuān)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，設施比較簡(jiǎn)單，相對成本也較低。那Tesla是不是也有一套主動(dòng)的溫度管理系統呢？這么做雖然會(huì )附加一些的功率元件，但是讓汽車(chē)內的工作液體流動(dòng)起來(lái)，其整體熱管理系統將會(huì )更加的有效。

對此游俠汽車(chē)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，只需要在現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。如果官方愿意向我們公布其內部構造，我們也非常愿意對此進(jìn)行深入的報道。