解剖特斯拉动力电池技术

作为电动汽车的核心部件之一，如何实现更长的续航里程、更低的百公里功耗、更慢的电池衰减和更高的电池组能量密度，一直是整个新能源汽车行业关注的焦点，其中在动力电池方面有着独特表现的特斯拉成为行业研究的对象。日前，在特斯拉举办的“T-talk”线下分享研讨会上，加斯帕深入了解了特斯拉在电池方面的技术布局。

首先，在电池的物理基础上，比如电芯的正极材料，特斯拉采用了能量密度更高的镍钴铝(NCA)材料，并将硅碳负极材料成功应用于量产电芯，大大提高了电芯的能量密度；在电池组上，特斯拉创新研发的CTP大模块设计，不仅有效提高了体积利用率，使相同尺寸的托盘可以装载更多的电池，还提高了约5%~10%的电池能量密度，并进一步优化了组装工艺，节省了人力、物力和维护成本。

据特斯拉相关工作人员介绍，特斯拉采用的大模块设计，电池组中有近100个电芯，每个节能电芯都有两根保险丝与外界相连。如果受损，保险会吹，受损细胞会和其他细胞隔离，成为孤岛，不会影响其他细胞。“每个模块有四十多块节能电池，一块电池只占2%左右的能量。如果有一块电池失控，不会影响模块，也不会影响整个电池组的正常工作。即使最坏的情况发生，很多模块都有损坏的电池，也不会给整个电池带来太大的安全影响，这也是特斯拉坚持使用小电池的原因。”

冷却方式上，特斯拉在电芯周围均匀分布冷却水管，这是圆柱形电芯小的优势。通过接触面更大的冷却介质，不仅可以快速带走电芯的热量，还可以控制整个电池的温度，进一步提高电池的安全性和可靠性，更好地配合特斯拉不断发展的大功率快速充电。

在阻燃设计方面，特斯拉不仅在电池之间放置了阻燃材料，在大模块、电池组和车身之间也放置了阻燃材料。波浪带状热界面材料最大程度地接触每个电池单元的表面，当发生热失控时，它可以快速冷却模块。而且每个大模块都是完全密封的，可以有效阻挡热量的传播，避免发生火灾时蔓延到他人。

除了阻燃，特斯拉还考虑了尾气。特斯拉电池的大模块外侧有一个水平指向车外的排气口。一旦热量失控，过热的气体会被迅速排出，以减少火灾的影响。

防水也是提高安全性的重要一环。特斯拉电池组采用密封设计，可以有效防止水进入。万一巨大的水压破坏密封结构，电池还配有排水阀，在排水的同时会发出警报，一旦检测到电池绝缘有问题，会立即发出警报，必要时会切断电池的输出。

“特斯拉的电池优势不是一个电芯或者一个电池组的单点优势，而是对电池容量、续航、抗风、性能等的综合考量。从车辆设计的角度，从而达到物理技术和智能软件的整体平衡。”上述工作人员强调，为了实现物理和软件的整体平衡，不得不提特斯拉高度集成的“电池热管理系统”和“电池管理系统BMS”。

据介绍，特斯拉的电池热管理系统类似于高性能计算机的水冷散热器，即电池被管道包围，一种二醇型冷却剂在管道中流动，可以兼顾加热和冷却两种情况。电池、电机、车充、空调系统都接入热管理系统，必要时在上述部件间智能交换热量。例如，在冬天，电机产生的多余热量可以用来帮助电池达到最佳工作温度。当然，冷却剂可以改变循环路径，并从另一个方向泵入，以确保系统被加热或冷却到最佳工作温度。“特斯拉独有的专利Superbottle技术，将传统的冷却液储罐升级为智能冷却液储罐，在侧面集成了两个水泵、开关阀、散热器和电子控制器。”

目前更新的Model Y和新Model 3在热管理系统中引入了热泵的热管理模式。该模式通过控制膨胀阀的开度来控制制冷剂的循环……和单向阀的动作，并通过控制八通阀OctoValve的位置来控制冷却液的循环。整个控制系统共有12种加热模式和3种冷却模式，非常复杂。“通过复杂的多模式控制，特斯拉电池热管理系统保持电池温度稳定，从而提高车辆寿命，最大限度地延长电池寿命，提高里程，优化长期和短期的整体性能。”

除了电池热管理系统，电池管理系统BMS也是特斯拉电池效率优势的一大助力。温度传感器设置在BMS系统的各个区域；充放电过程中，会实时记录电池的输入输出电流；它还会监测电池的绝缘特性，确保电池的高电压与车身完全隔离；该系统还将实时诊断和验证上述监控功能。这保证了电池的工作状态始终维持在满足车辆要求的功率条件下，保护电池单体不受损坏，防止安全事故，延长电池的使用寿命。

在整车架构中，特斯拉将电池组放在底板上，以电池的重量带来极低的重心。同时，电池底壳采用大于3mm的结构铝合金，内部有加强梁支撑，坚固的结构无形中为车辆的乘客舱增加了一层保护。另外，特斯拉在电池外壳和电芯底部之间设计了2 cm左右的缝隙，一般拖地和磕碰都不会碰到电芯。防撞梁、电池离地间隙高度等。都是特斯拉人多年安全经验总结出来的优秀成果。极其坚固的结构设计使得特斯拉电池组在实际车辆中很少严重损坏。

整体来看，从最基础的电池到模块再到整车设计，特斯拉整合了多种技术和保护技术，可以说将电池安全提升到了一个新的高度。正因如此，特斯拉几乎可以同时满足多个国家和地区的动力电池强制性标准，比如中国GB系列；国际UN、IEC、ISO系列和工业SAE系列。

“在上市之前，特斯拉的每一块电池和电池都必须通过比国家强制性标准更严格的内部测试，包括上百项电池安全和电池安全测试项目，比如各种常见的滥用测试。经过数千次性能、机械、电气、环境耐久性和使用寿命的测试后，特斯拉将正式量产确保安全的产品。”上述工作人员最后强调。作为电动汽车的核心部件之一，如何实现更长的续航里程、更低的百公里功耗、更慢的电池衰减和更高的电池组能量密度，一直是整个新能源汽车行业关注的焦点，其中在动力电池方面有着独特表现的特斯拉成为行业研究的对象。日前，在特斯拉举办的“T-talk”线下分享研讨会上，加斯帕深入了解了特斯拉在电池方面的技术布局。

首先，在电池的物理基础上，比如电芯的正极材料，特斯拉采用了能量密度更高的镍钴铝(NCA)材料，并将硅碳负极材料成功应用于量产电芯，大大提高了电芯的能量密度；在电池组上，特斯拉创新研发的CTP大模块设计，不仅有效提高了体积利用率，使相同尺寸的托盘可以装载更多的电池，还提高了约5%~10%的电池能量密度，并进一步优化了组装工艺，节省了人力、物力和维护成本。

据特斯拉相关工作人员介绍，特斯拉采用的大模块设计，电池组中有近100个电芯，每个节能电芯都有两根保险丝与外界相连。如果受损，保险会吹，受损细胞会和其他细胞隔离，成为孤岛，不会影响其他细胞。“每个模块有四十多块节能电池，一块电池只占2%左右的能量。如果有一块电池失控，不会影响模块，也不会影响整个电池组的正常工作。即使最坏的情况发生，很多模块都有损坏的电池，也不会给整个电池带来太大的安全影响，这也是特斯拉坚持使用小电池的原因。”

冷却方式上，特斯拉在电芯周围均匀分布冷却水管，这是圆柱形电芯小的优势。通过接触面更大的冷却介质，不仅可以快速带走电芯的热量，还可以控制整个电池的温度，进一步提高电池的安全性和可靠性，更好地配合特斯拉不断发展的大功率快速充电。

在阻燃设计方面，特斯拉不仅在电池之间放置了阻燃材料，在大模块、电池组和车身之间也放置了阻燃材料。波浪带状热界面材料最大程度地接触每个电池单元的表面，当发生热失控时，它可以快速冷却模块。而且每个大模块都是完全密封的，可以有效阻挡热量的传播，避免发生火灾时蔓延到他人。

除了阻燃，特斯拉还考虑了尾气。特斯拉电池的大模块外侧有一个水平指向车外的排气口。一旦热量失控，过热的气体会被迅速排出，以减少火灾的影响。

防水也是提高安全性的重要一环。特斯拉电池组采用密封设计，可以有效防止水进入。万一巨大的水压破坏密封结构，电池还配有排水阀，在排水的同时会发出警报，一旦检测到电池绝缘有问题，会立即发出警报，必要时会切断电池的输出。

“特斯拉的电池优势不是一个电芯或者一个电池组的单点优势，而是对电池容量、续航、抗风、性能等的综合考量。从车辆设计的角度，从而达到物理技术和智能软件的整体平衡。”上述工作人员强调，为了实现物理和软件的整体平衡，不得不提特斯拉高度集成的“电池热管理系统”和“电池管理系统BMS”。

据介绍，特斯拉的电池热管理系统类似于高性能计算机的水冷散热器，即电池被管道包围，一种二醇型冷却剂在管道中流动，可以兼顾加热和冷却两种情况。电池、电机、车充、空调系统都接入热管理系统，必要时在上述部件间智能交换热量。例如，在冬天，电机产生的多余热量可以用来帮助电池达到最佳工作温度。当然，冷却剂可以改变循环路径，并从另一个方向泵入，以确保系统被加热或冷却到最佳工作温度。“特斯拉独有的专利Superbottle技术，将传统的冷却液储罐升级为智能冷却液储罐，在侧面集成了两个水泵、开关阀、散热器和电子控制器。”

目前更新的Model Y和新Model 3在热管理系统中引入了热泵的热管理模式。该模式通过控制膨胀阀的开度来控制制冷剂的循环……和单向阀的动作，并通过控制八通阀OctoValve的位置来控制冷却液的循环。整个控制系统共有12种加热模式和3种冷却模式，非常复杂。“通过复杂的多模式控制，特斯拉电池热管理系统保持电池温度稳定，从而提高车辆寿命，最大限度地延长电池寿命，提高里程，优化长期和短期的整体性能。”

除了电池热管理系统，电池管理系统BMS也是特斯拉电池效率优势的一大助力。温度传感器设置在BMS系统的各个区域；充放电过程中，会实时记录电池的输入输出电流；它还会监测电池的绝缘特性，确保电池的高电压与车身完全隔离；该系统还将实时诊断和验证上述监控功能。这保证了电池的工作状态始终维持在满足车辆要求的功率条件下，保护电池单体不受损坏，防止安全事故，延长电池的使用寿命。

在整车架构中，特斯拉将电池组放在底板上，以电池的重量带来极低的重心。同时，电池底壳采用大于3mm的结构铝合金，内部有加强梁支撑，坚固的结构无形中为车辆的乘客舱增加了一层保护。另外，特斯拉在电池外壳和电芯底部之间设计了2 cm左右的缝隙，一般拖地和磕碰都不会碰到电芯。防撞梁、电池离地间隙高度等。都是特斯拉人多年安全经验总结出来的优秀成果。极其坚固的结构设计使得特斯拉电池组在实际车辆中很少严重损坏。

整体来看，从最基础的电池到模块再到整车设计，特斯拉整合了多种技术和保护技术，可以说将电池安全提升到了一个新的高度。正因如此，特斯拉几乎可以同时满足多个国家和地区的动力电池强制性标准，比如中国GB系列；国际UN、IEC、ISO系列和工业SAE系列。

“在上市之前，特斯拉的每一块电池和电池都必须通过比国家强制性标准更严格的内部测试，包括上百项电池安全和电池安全测试项目，比如各种常见的滥用测试。经过数千次性能、机械、电气、环境耐久性和使用寿命的测试后，特斯拉将正式量产确保安全的产品。”上述工作人员最后强调。

标签：特斯拉发现Model 3Model Y

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