文/宋菲
11月12日,记者来到开业不久的位于朝阳侨福芳草地购物中心一层的特斯拉(北京)体验店,一辆黑色Model S展车正在充电。一根手指粗的电源线插在汽车尾部左侧面“油箱”的位置,销售人员讲,只要能给手机充电的电源就能给特斯拉充电。再看旁边的底盘结构展示,Model S的电池是被整合成平板安放在底盘上的
特斯拉的成功被许多分析归功于成功的市场定位与营销手段,这点不置可否,但想必在技术上它也使了大招儿。电池不给力始终是电动汽车发展的瓶颈,电动汽车的发展习惯性地依赖于电池技术的突破。然而,特斯拉似乎绕开了这一难题,用的是现成的、笔记本电脑上常用的那种电池,这似乎给电动汽车行业发展提供了新的思路。
6831节电池
特斯拉使用的是技术成熟度和标准化程度较高的松下NCR18650A型号钴酸锂电池,它普遍运用于笔记本电脑,但需要使用更多的电池以满足一定的续航里程,像85kw·h电池包大概需要6831节,其电源管理系统的复杂程度可想而知。
对此,特斯拉把网络控制领域用程序控制上万台服务器的模式搬到了特斯拉电池系统控制领域,用分层次管理的办法进行控制——69个电池单元并连成一个电池组,9个电池组又串联成一个电池方块,最后再串联成整块电池板。每个电池单元、电池组和电池方块都有保险丝,每个层级都会有电流、电压和温度的监控,一旦电流过大立刻熔断。电池包中,电池方块是最小的可以更换的单元,也就是说,如果某节电池出问题需要更换,只能将包含这节电池的电池方块进行更换。
为什么是69个电池单元组成一个电池组,9个电池组组成一个电池方块?据了解,这都是特斯拉员工用一年多时间反复试出来的,为了保障这些电池一起运行时的安全,早期的员工还都用晚上的时间来引爆电池,测试它们的热性能。最终工程师们偶然想到了一个设计,给每块电池设置一个缓冲空间和冷却液,让电池之间进行隔离。
中国电动汽车怎么不采用这种方法?像以比亚迪E6为代表的大型单体电池路线大概只使用了96节单体电池。业内人士告诉记者,相对于容量小的NCR18650A电池,采用大容量电池可以减少电池数量,从而降低成组难度,电池包控制系统更容易设计。而且,由于车企要负责电池控制系统的研制,所以更倾向于使用数量更少的大容量电池。
426km续航里程
除了以先进的电池管理技术成为电动汽车行业“发聩之声”,特斯拉另外的制胜之处还在于遥遥领先于现有其他电动汽车的续航里程。
据了解,美国国家环境保护局给出的特斯拉Model S电动车的官方续航里程为426公里,而其他品牌电动车较好的续航里程表现也就二三百公里。记者还向特斯拉销售人员了解到,即便在极寒、全车加热、开窗、拥堵、颠簸等最恶劣的条件下,续航里程也能达到三百多公里。此外,虽未经验证,有一位车主称2.1吨的特斯拉可以跑到609公里。
“这或许与特斯拉具备的‘单踏板驾驶’技能有关。”销售人员告诉记者,踩下电力踏板给电机通电,松开电力踏板(如下坡)通电停止,在电机尚未停止的情况下会产生一个反向的电力,这以往会被浪费掉,在特斯拉身上却被回收到电池系统中,这样的充电效果非常惊人(虽然能量损失会带来一点点制动的感觉,但非常轻微)。一位Model S车主也就此讲到,他曾驾驶特斯拉跑纽约的面包山,77英里上坡路上去后剩余53英里,由于电力回收,下坡路下来剩余公里数就变成62英里了。
特斯拉的续航里程还有新的目标。电池容量是影响纯电动车续航里程最关键的因素之一,特斯拉目前的NCR18650A电池容量3100mAh,松下承诺将推出4000mAh的电池,若使用同样数量的电池,续航里程或将提升至600余公里。只是目前考虑到成本和性价比,Model S车型或将主要采用NCR18650A电池。
如此惊人的续航里程,也有人曾提出质疑。李书福就曾指出,表面上续驶里程惊人的特斯拉,其实是用最笨的办法解决了电池难题。ModelS采用6831节松下18650钴酸锂电池,可提供85kw·h的电量,足以支持2.1吨重的ModelS最高达480公里的续驶里程。
但也有人就此反驳,人们对马斯克的崇拜正是因为他可靠地控制了这6831节小电池。此前一些豪华车品牌也尝试过特斯拉这种18650的路线,但均止步于复杂的电源管理系统。而特斯拉目前已经将电池包等开发设计服务,提供给了丰田和奔驰公司,还向波音公司提议,向其提供锂电池技术,以替换波音787客机上着火的电池。
3场安全风波
随着特斯拉三起着火事件发生,质疑声又逐渐向电池的安全性上转移。很多人愿意拿它与比亚迪纯电动车运用的,其自主研发的磷酸铁锂电池比较,认为后者虽然比钴酸锂电池能量密度低,但稳定性更高,更加安全可靠。
几个技术参数可以说明这一点。从能量密度看,钴酸铁锂电池的能量密度为150·160瓦时/千克,磷酸铁锂电池的能量密度为100·110瓦时/千克。从热稳定性看,钴酸铁锂电池在摄氏180度时会分解并释放氧气,磷酸铁锂电池在摄氏600度时结构依然稳定,不会释放氧气。从应用领域看,钴酸铁锂电池主要用在手机、笔记本电脑上,用在汽车上的例子主要是特斯拉,磷酸铁锂电池主要用在汽车、储能电站上,如比亚迪。从化学原理及使用寿命看,磷酸铁锂电池使用了三价铁,无法再进行化学变化,因而寿命更长。
虽说在美国全国公路交通安全管理局之前的碰撞测试中,特斯拉Model S获得了最高安全评级,而且不仅整体获得5星安全评级,各分类测评中也均获5星(只有1%的车型在这一测试中能获得如此好的成绩),但着火之后有人对此缺少信服,“电动车应该有专门的碰撞测试,与普通车型区别开。”
特斯拉正面临车型安全诉讼的考验,它被指责面对Model S车型起火问题发表误导声明,没有披露底盘和锂离子电池组的防护及起火隐患。
特斯拉公司CEO马斯克表示:“特斯拉S型电动车在世界上任何地方都没有出现一例死亡或严重伤害案例。而且相比烧汽油的汽车,特斯拉着火的可能性要小5倍。”“但是起火事件还是提醒我们,告别燃油的锂离子电池本身也有风险,”美国Automotive News评论。
劳伦斯伯克利国家实验室的科学家芬凯特·斯利尼瓦塞则认为,在那样的外力条件下,任何电池都会出问题,这就是现实。
Model S中国车主的“纯电动”颠覆性体验
——易到用车CEO周航:创始人可以从TESLA学什么
由于没有传统发动机,所以整个汽车底盘不是传统的传动装置,而是一整板的锂电池,仅仅在后轮中央有一个电机驱动后轮。什么配套的水箱,润滑,皮带链条的都不需要了,传统意义的前舱彻底空出来成为第二个行李箱,后行李箱也变得极大,大到可以变身加两个儿童座位,成为5+2而且绝对舒适的配置。车身自然变得极轻,车的结构变得极其简单,那种掀开前盖看到的复杂机械美颠覆成一种极致简单的新美感。
看着近乎空空如也的车,简直就是个玩具一样。开起来行吗?什么打火,松手刹,挂挡给油,NO,挂挡直接就走!没有熟悉的发动机轰鸣声,安静的让人不习惯,但车却神奇般的走了,这不算什么,关键是你一踩电门(不是油门),不是那种发动机轰鸣声短暂的加油停歇之后再加速前进的感觉, 而是动力悄然无声的马上绵绵不绝涌来,直接推背极速前行,这是一种前所未有的新鲜快感。别说什么电动车没劲,喜欢汽油车的轰鸣声动力感,这时候你一定会开始相信电动车不仅是省钱环保,而是比汽油车更爽!此刻开始真服了。
好吧,就算爽,能开多久?要是比亚迪那样100多公里的续航能力,开2小时就得赶紧找充电桩, 难怪没人敢买。Tesla呢?充满电是480公里,而且无需专用充电桩,就普通家里车库的插座就行。基本就象手机,晚上回家把插头插上,设好自动充电启动时间,早上拔掉插头开车就走。原来我还担心就算480公里,我也不敢开长途,谁知道由于充电设备通用化,在公用车位里改装一个充电服务站变得非常廉价和简单,数以万计的充电站让我可以放心开着Tesla长途旅行了。
电动车,给力!
1.Tesla Roadster
全球首款量产版电动敞篷跑车。
全新一代车身将采用更多轻质材料,车身重量更轻。
新车将配备更加强劲的电动动力系统,0~100km/h加速4s以内。
2.福特福克斯Electric
福特旗下第一款纯电动轿车。
在240伏电压作用下,只用3~4个小时充满电。采用纯电池供电,这些增强型锂离子电池都来自于LG化工集团,为保证良好使用寿命,整个电池系统运用加热和制冷双重的液体来帮助最大化的使用可能。
3.奔驰SLS AMG Electric Drive
安装有四个体积紧凑的永磁同步电动机,分别向四个车轮提供总计约750马力的功率输出,总扭矩超过1000牛米。
厂家测试0~100km/h加速成绩为3.9s,极速被限定250km/h,电动机最高转速13000rpm。
续航里程250公里。
使用专用高速22千瓦充电桩3小时内充满电。使用家用电源,需要20小时。
4.路虎卫士Electric
路虎首款电动车型。
搭载了一套纯电动系统,电动机最大功率95马力,最大扭矩330牛米。
最大续航里程80公里左右。
为电动机供电的是容量为27千瓦时的锂离子电池组,最快仅需4个小时充满电,慢充需要10个小时。
5.标致EX1
最大亮点是顶部装有将日光能源储存在缓冲电池中的太阳能板,另配有一个可以调节所有可再生能源(风能、水能)电压的电池充电器,使车厢形成一个独立的能源再生站。
前轮采用双叉式悬架和四轮驱动,双电机动力可输出最大340马力的功率,通过两个电动机分别驱动前后轮,每个轴得到的最大扭矩为240牛米。0~100km/h加速3.55s。
6.Fisker Karma
增程式电动车和沃蓝达Volt一样同时搭载汽油发动机、主发动机与主驱动电机。
汽油发动机是来自通用汽车代号为LNF的2.0T涡轮增压发动机,带有缸内直喷技术,最大输出功率260马力。与主电动机直接串联后,后者最大输出功率238马力。
7.劳斯莱斯102EX Electric
可能搭载两台电动机,可达到390马力的最大功率,800牛米的最大扭矩。《产品可靠性报告》2013年12月刊