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电池及电池板的构造
不同于其它电动汽车,特斯拉使用的电池并非专用的整块大电池,而是将几千个圆柱形小电池组装起来。
ModelS与ModelX目前使用的都是松下供应的18650NCA特制电池,这种圆柱形电池横截面直径为18毫米,高65毫米。常规款的18650锂电池被广泛地使用于笔记本电脑的电芯中,其化学式构成为LiNiCoAlO2。
采用单个电池的优点在于单个的18650电池发生爆炸威力有限,即使并联的一个电池单元出现故障,最多使续航距离缩短一块电池单元所提供的行驶距离。而且该款电池工艺成熟,适合大批量生产。同时电池一致性好、成本低。
而由于特斯拉电动车本身优良的热管理系统,松下为特斯拉特制的18650电池相比于常规款得以移除一些多余的安全设施,从而变得更轻更便宜。同时,特斯拉又在每个电芯上都安装了保险丝,而不是通常地在整个电池组设置保险装置。
由于动力系统采用的是小型单体电池,特斯拉的电池系统构造就显得异常复杂和精巧。以ModelS85kWh型号为例,电池板共分为16个电池组,如下图所示的每一个矩形块均为一个电池组,最右侧堆叠了两组。
电池组之间串联连接,电压共402伏。特斯拉的每个电池组又由6个单体电池包串联而成,每个电池包由74节18650电池并联而成。为了方便电池组内的散热管路的安放,单体电池包的采用不规则的布置。
因此,ModelS85kWh型号使用了多达7104节电池,按照3.6V的工作电压和3.2Ah的电容量来计算的话,总电量约为82kWh,略低于车型说明的电量。这7000多节电池组成的电池组重量将近700公斤,占了整台车重量近一半。类似地,100kWh型号电池板使用了共8256节单体电池,同样分为16个电池组。
为了保护电池组,特斯拉在电池组前部顶面上设计了防水透气阀,利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级之差,让气体分子通过,而液体、灰尘无法通过,从而实现防水透气的目的,避免水蒸气在电池组内部凝结。
ModelS电池板的放臵位臵正好使它成为车轴之间的底板,这个设计带来了许多好处。由于电池板是全车重量最大的一部分(ModelS85kWh型号电池组重544千克),使得ModelS的重心高度只有18英寸,因此拥有了一个较大的横向加速度(0.9g)以及良好的防侧翻性。
同时为了保护位于底部的电池板,特斯拉还在电池板下部增加了一层由铝合金(或者钢、玻璃纤维、碳纤维、塑料等,目前ModelS采用的是铝合金)材料构成的保护结构,将电池模块包裹起来,并保持一定的缓冲距离,并将其取名为防弹铠甲(BallisticShield)。
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