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是有一套專門的液體循環溫度管理系統圍繞著每一節單體電池的，但其具體構造，卻始終未能見到。有媒體在報道中是這么說的“據Tesla專利說明介紹，隔離板內部的水可以是靜態的也可以是流動的，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。如果是流動狀態，可以與電池組的冷卻系統連接在一起，也可以自建循環系統。”

游俠汽車拆解的車型是ModelS85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被游俠汽車暴力拆解，部分電池被取出)

通過暴力拆解，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形狀環繞。圖中左右兩側的接口為水乙二醇液體的循環接口，在鋁管外還包裹著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行隔離。在其他沒有鋁管通過的電池之間，也使用了一層絕緣膠進行隔離。

在我第一眼看到Tesla的電池做這么多層的絕緣隔離時，我還是非常驚訝的。想了一下才明白過來，Tesla使用的18650鋰電池是定制的，不像我們平時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，嚴重時甚至會發生起火事故，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說Tesla的防護措施是值得信賴的。

(未拆解的鋰電池組細節圖)

不會流動的“冷卻液”?

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

當我聽到這個消息的時候，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，卻只是包裹著電池，其中的“冷卻液”不會流動?這就是世界上最先進的汽車鋰電池熱管理方案嗎?

帶著震驚和疑問，我仔仔細細的檢查了散熱鋁管的每一部分，很遺憾，我沒有發現任何類似泵和溫度控制的器件。Tesla電池的“冷卻液”就是不會主動流動的。

我眼前擺放的這套目前世界上最先進的汽車鋰電池熱管理方案，著實讓我震驚了一下。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)

那包裹著電池的水乙二醇“冷卻液”究竟是做什么用的呢?

帶著疑問我查閱了一些相關資料，又和游俠汽車的小伙伴進行了一下交流。我們得出的結論是，“冷卻液”是用來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多很多，若是沒有鋁管傳遞熱量來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，最終會影響電池性能的一致性及電池荷電狀態(SOC)估計的準確性，從而影響到電動車的系統控制。

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“你買了同一批次的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題了?”

但是即便Tesla使用的是一致性如此高的電池，也無法保證電池在實際工作中的一致性。因為電池在不同溫度下的熱耗率(每產生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反應與溫度是密切相關的。如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內部環境中運行，電池溫度將會顯著上升，從而導致電池組內部形成“熱點”，最終可能產生熱失控。

而電池一致性一旦出現問題，對于整個電池組的壽命將會產生很大的影響。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保持電池溫度的一致性，這樣做不僅是出于安全，對電動車的續航也是至關重要的。

據稱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℃以內。在2013年6月的一份報告中顯示，在行駛10萬英里后TeslaRoadster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，與環境溫度和車齡的關系不明顯。可見Tesla對電池衰減的良好控制，離不開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)

據相關資料顯示，Tesla鋁管內的工作液體配