tesla model s电池组设计全面解析

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1、TeslaModelS电池组设计全面解析对Tesla来说最近可谓是祸不单行；连续发生了3起起火事故，市值狂跌40亿，刚刚又有3名工人受伤送医。ElonMusk就一直忙着到处“灭火”，时而还跟公开表不对Tesla“不感冒”的乔治·克鲁尼隔空喊话。在经历了首次盈利、电池更换技术·穿越美国、水陆两栖车等头条新闻后，ElonMusk最近总以各种负面消息重返头条。这位"钢铁侠。CE0在2013年真是遭遇各种大起大落。其中最为人关注的莫过于ModelS的起火事故，而在起火事故中最核心的问题就是电池技术。可以说，牵动Tesla股价起起落落的核心元素就是其电池技术，这

2、也是投资者最关心的问题。在美国发生的两起火事故有着相似的情节ModelS撞击到金属物体后，导致电池起火，但火势都被很好地控制在车头部分。在墨西哥的事故中，主要的燃烧体也是电池；而且在3起事故中，如何把着火的电池扑灭对消防员来说都是个难题。这让很多人产生一个疑问：ModelS的电池就这么不禁撞吗?在之前的一篇文章中，我跟大家简单讨论了一下这个问题，但只是停留在表面。读者普遍了解的是，ModelS的电池位于车辆底部，采用的是松下提供的18650钴酸锂电池，整个电池组包含约8000块电池单元；钴酸锂电池能量密度大，但稳定性较差，为此Tesla研发了3级电源管

3、理体系来确保电池组正常运作。现在，我们找到了Tesla的一份电池技术专利，借此来透彻地了解下ModelS电池的结构设计和技术特征。电池的布局与形体FIG3如专利图所示，ModelS的电池组位于车辆的底盘，与轮距同宽，长度略短于轴距。电池组的实际物理尺寸是：长2.7m，宽1.5m，厚度为0.1m至0.18m。其中0.18m较厚的部分是由于2个电池模块叠加而成。这个物理尺寸指的是电池组整体的大小，包括上下、左右、前后的包裹面板。这个电池组的结构是一个通用设计，除了18650电池外，其他符合条件的电池也可以安装。此外，电池组采用密封设计，与空气隔绝，大部分用

4、料为铝或铝合金。可以说，电池不仅是一个能源中心，同时也是ModelS底盘的一部分，其坚固的外壳能对车辆起到很好的支撑作用。由于与轮距等宽，电池组的两侧分别与车辆两侧的车门槛板对接，用螺丝固定。电池组的横断面低于车门槛板。从正面看，相当于车门槛板"挂着。电池组。其连接部分如下图所示。FIG,4电池内部结构ModelS电池组在内部被划分为7个区域(605)，每个区域安装两个电池模块(701)，每个模块内置370块电池单元。在电池组头部还有一个突出部分(607)，其厚度也较高，这就是上文提到的0.18m的部分，安装了两个电池模块，堆叠排放。这样计算下来一共有

5、5920块电池单元。同时这7个区域(包括突出部分一共是8个空间)相互之间是完全隔绝的，这样的设计有两个优点：一是增加了电池组整体的牢固程度，使整个底盘结构更加坚挺；一是便于电源管理，避免某个区域的电池起火时引燃其他区域的电池(如果没有隔离整块电池组燃烧起来不堪设想)。此外，隔离板(601A-601H)内部可以被填充高熔点、低热导的材料(例如玻璃纤维)。FIG.6当然还有另外一种填充物，那就是水，其较高的比热容可以帮助降温，吸收热能。据Tesla专利说明介绍，隔离板内部的水可以是静态的也可以是流动的，可以直接存储在隔离板内部管腔，也可以被装到特定的水袋中

6、。如果是流动状态，可以与电池组的冷却系统连接在一起，也可以自建循环系统。在8根隔离板中，601D与601E两个隔离板与其他几根相比要更加粗壮一些。这样的设计是为了进一步增加电池组的坚固程度，使其能够更好地承受来自车辆侧面的撞击。上图是电池模块的内部结构，从中可以看出18650电池的排列方式。有的电池正极朝上，有的电池负极朝上，每个电池模块中正反极向上的数量应均为185块。特别注意FIG.10这张图，该图展示的是拿走电池后整个电池槽的结构。那一排排呈S型的隔离板是电池冷却系统，其与电池组的热管理系统相连接。可见，电池组内部被划分为7个区域，在每个电池模块

7、的内部，也被划分为了7个区域。电池保护机制这或许是研究ModelS起火事故最关键的部分了。上面我们了解了电池组的内部结构，下面我们要看的是电池组之下，位于ModelS底盘最底部的一层金属保护层——防弹保护盾。在下图中这个部分是1203。在研究12032前，我们先来了解下电池组本身有哪些保护措施。在电池组的顶部有一层面板，即1201。这层面板既可以是单层，也可以是多层，它实现的功能有很多：降低噪音、降低热传导、降低来自底盘的震动。降噪方面，1201最高能降低20分贝1000Hz以上噪音，减震方面，1201能最高能降低40%的传递自路面的震动，隔热方面，1

8、201能的热传导性最低能低至0.1W/m-K,最高能持续性承受750摄氏度的高温，能承受100