鉅大LARGE | 點擊量：1487次 | 2021年12月23日
“核”之戰(zhàn):解析比亞迪與特斯拉電池電控技術(shù)
位于芳草地購物中心的特斯拉北京體驗店試營業(yè)之后，來參觀的人不少，詢問細(xì)節(jié)的人不多。特斯拉所傳達(dá)的還是一種硅谷精神。
而十二月份，曾在機(jī)場四百米長道上與各品牌跑車飆速的比亞迪“秦”，也將正式落地市場。這是比亞迪“雙擎雙?！毕盗械奶幣?。
新能源汽車似乎在以一種極力證明自己的方式，從市場角落慢慢貼近過來。而電動汽車公司，在磕磕絆絆中逐漸成為這支隊伍里的主流。
關(guān)于電的執(zhí)著，從那串飛上天的鑰匙，到關(guān)于如何提高續(xù)航里程，百年來從未停歇。而電動汽車產(chǎn)品，也在起落之后，來到了一個全新起點。電力系統(tǒng)作為其“核”，究竟蘊藏了多少力量，今后又將如何爆發(fā)，都是難以斷言的未知。而在未知的原點，卻是能夠量化的已知。
電動汽車的未來，代表著寂靜、忍耐。但浪尖上的中西方代表：比亞迪與特斯拉，卻有話要說。
磷酸鐵鋰與鎳鈷鋁電池之局
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在電機(jī)、控制技術(shù)有據(jù)可循、日趨成熟之時，電動汽車最難破解的困局以及最大的比拼都來自于電池技術(shù)。
特斯拉在早期Roadster電動跑車上，采用了體積甚小的18650鈷酸鋰離子電池，這種電池通常被用在手機(jī)、筆記本電腦等小型電器上。它最大的特點是擁有非常高的能量密度，幾乎達(dá)到170瓦時/千克。但是其熱穩(wěn)定性同時飽受詬病，在180度左右就會出現(xiàn)分解現(xiàn)象并出現(xiàn)氧氣。
特斯拉電池單體及電池包、車輛結(jié)構(gòu)
后來，特斯拉為了折中能量密度、功率密度以及安全性，在ModelS車型上使用了改性三元電池鎳鈷鋁電池，使其電池總數(shù)達(dá)到了8000多節(jié)，比Roadster多出1000多節(jié)，但是成本卻下降了三成。盡管如此，十分有限的循環(huán)次數(shù)依然成為桎梏此類電池在電動汽車上應(yīng)用的難題，以每兩天一次的充電頻率計算，大概在三到四年之后，電池就將壽終正寢。
特斯拉對此的解決方法是，供應(yīng)“無過失”電池保修政策，即只要不是人為損壞、碰撞事故造成的電池?fù)p毀，都可以得到八年免費質(zhì)保。且當(dāng)電池壽命到期后，特斯拉將承擔(dān)電池的回收與換新。這樣的政策會隨著入門級車型的推出、銷量的新增為特斯拉帶來非常大的壓力。這或許也是其準(zhǔn)備籌建世界上最大的電池廠的原因之一。
相比之下，比亞迪所采用的磷酸鋰鐵電池是目前應(yīng)用更為廣泛的電池。它的優(yōu)勢在于熱穩(wěn)定性很高，在600度時結(jié)構(gòu)依然比較穩(wěn)定，同時因為三價鐵離子并不活潑，很難再發(fā)生化學(xué)變化，這令其壽命相對較長，理論上能夠大于整車壽命，長期使用的成本較低。同時，磷酸鋰鐵電池的功率密度比較好，可以大倍率放電，有良好的加速性能。
比亞迪電池單體及電池包
但是，相關(guān)于三元鋰離子電池，磷酸鋰鐵電池的能量密度并沒有優(yōu)勢，大約在100~110瓦時/千克，這導(dǎo)致在重量相同的條件下，其續(xù)航里程較短，想要取得更高的續(xù)航里程，就難免要新增電池重量，提高成本。
綜合性能來看，并非所有公司都有特斯拉的軟件能力、電池管理能力，所以磷酸鋰鐵電池還是被更多看好、更為務(wù)實的電池種類。這或許也是通用準(zhǔn)備采用磷酸鋰鐵電池的原因之一。
因為電池所具備的特點，特斯拉在其電池排布、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)上進(jìn)行了非常深入的設(shè)計，以保證每個電池單元都在監(jiān)管之下，其狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠被隨時反饋、處理。關(guān)于單個體積很小的電池單元，特斯拉將其獨立封閉在鋼制隔間里，同時液冷系統(tǒng)可以具體到為每一個電池單元進(jìn)行冷卻，降低彼此的溫差，也相對降低了電池自燃的風(fēng)險。
而特斯拉曝出事故，原因大體來自于電池包穿刺之后造成的動力線局部短路。目前特斯拉還不能解決電池包被沖擊力極端破壞下出現(xiàn)燃燒爆炸的情況，只是高強(qiáng)度的保護(hù)為車主逃生爭取到了更多時間。
事實上，這幾乎是電動汽車潛在的共通隱患，關(guān)于電池管理系統(tǒng)的功用提出了非常高的要求。除了日常關(guān)于電池溫度、工作狀態(tài)的監(jiān)管，還要在溫度迅速改變、或發(fā)生極端碰撞時立刻切斷高壓線路。而熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)的升級也會縮短電池充電時間，帶來更高的充電效率。
除此之外，低溫環(huán)境下如何保障電池充電及使用效率，是從事電動汽車研發(fā)、生產(chǎn)的公司要解決的問題。
另外要一提的是，特斯拉一直推廣的是純電動汽車產(chǎn)品，而其走高端路線、由高到低的產(chǎn)品思路，也從側(cè)面反映了市場關(guān)于電動汽車的包容性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
比亞迪未來打算推廣的“雙擎雙?！逼嚕瑢嶋H上也是為了在電動市場真正打開之前，能夠推廣插電式混動汽車作為過渡產(chǎn)品。相關(guān)于傳統(tǒng)汽油車，混動汽車更加省油，并且減小了電池用量，考慮到新能源車的政策補(bǔ)貼，購車成本也得到了下探，這是符合比亞迪平民化路線的產(chǎn)品思路。
同步與異步，電機(jī)之選
電流在離開電池、到達(dá)電機(jī)的過程里，要通過逆變器，將直流電“改造”成符合電機(jī)驅(qū)動的交流電，而后輸入電機(jī)，由驅(qū)動電路帶動電機(jī)旋轉(zhuǎn)輸出扭矩。在電機(jī)選取的思路上，特斯拉保守起見，采用了目前技術(shù)更成熟、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的異步電動機(jī)，而定位平民化的比亞迪卻帶著一點難以理解的固執(zhí)，選擇了相比較較“難啃”的永磁同步電動機(jī)。
兩者在工作原理上并不存在本質(zhì)差別，都是依靠定子與轉(zhuǎn)子間的電磁感應(yīng)出現(xiàn)并輸出轉(zhuǎn)矩。異步電機(jī)通過定子繞組建立轉(zhuǎn)子磁場，而永磁同步電機(jī)顧名思義，在轉(zhuǎn)子部分采用了永磁材料。選擇合適的電機(jī)，也將對電池電量下降出現(xiàn)一定的彌補(bǔ)用途，這會節(jié)約一部分電池成本。
異步電動機(jī)的儲備技術(shù)相對成熟，運行可靠、持久，無論是廠大功率電機(jī)還是家里的冰箱、洗衣機(jī)，幾乎都能見其蹤影。這關(guān)于造價高昂的電動汽車而言，是非常理智、樸實的選擇。但與此同時，相較于其他電器用品，電動汽車關(guān)于電力驅(qū)動部分更為細(xì)致的追求也突出了異步電機(jī)的不足，除了要消耗更大電量，其轉(zhuǎn)子也容易發(fā)熱，提速性能較為普通。
為了改善異步電動機(jī)帶來的劣勢，特斯拉首先在電調(diào)部分做起了文章，采用IGBT來滿足高效變電控制，并重組了電動機(jī)與變速箱之間的電氣連接，以此提高電動機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩。
比亞迪所采用的永磁同步電機(jī)，在效率以及功率密度方面得到了不小提升，提速性能比異步電動機(jī)更快，且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)起來相對容易。但其在技術(shù)儲備、應(yīng)用領(lǐng)域尚未至成熟，況且永磁體所包含的稀土材料造價較高一直是永磁同步電動機(jī)的頑疾。比亞迪做出這樣的選擇，一方面節(jié)省了驅(qū)動裝置關(guān)于動力需求所要做出的調(diào)整，另一方面卻也給成本控制帶來了難度。而如何將磁體以更低的稀土材料發(fā)揮原有效能，或許還要比亞迪繼續(xù)思考。
集成與重塑，誰更接近未來
隨著ModelS車型的到來，特斯拉一再顛覆自己的充電時間，大肆擴(kuò)張超級充電樁的數(shù)量和覆蓋面積，以及領(lǐng)先的造車?yán)砟睢N售模式，使其一時間成為了汽車界的“蘋果”公司。但在不少傳統(tǒng)汽車公司看來，特斯拉的橫空出世還不足以對汽車行業(yè)出現(xiàn)顛覆性的沖擊。而關(guān)于新能源汽車存在方式的理解，也仍有不少分歧。
在自主品牌中，“分分鐘造出特斯拉”成為了流行語。同為新能源汽車公司的比亞迪率先放出了豪言壯語，而最近，吉利的老大李書福也表達(dá)了相似的意思。歸其原本，或許是因為特斯拉在展現(xiàn)先進(jìn)的造車?yán)砟畹谋澈螅w現(xiàn)的是其強(qiáng)大的技術(shù)集成、整合能力。從其電池、電機(jī)的選擇來看，特斯拉有意在將現(xiàn)有的、較為成熟的技術(shù)精密化，減少基礎(chǔ)產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng)新成本，將零部件之間的集成潛力發(fā)揮到最大。
關(guān)于同時進(jìn)行基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)、匹配的汽車公司來講，特斯拉還很難被看作一個強(qiáng)大的汽車公司，從高端車型入手、暫時缺少平民化的車型也令其在新能源領(lǐng)域的“革命”之說少了幾分說服力，但這卻與特斯拉的發(fā)展歷史相輔相成。
事實上，作為同樣造車十年的比亞迪，也還沒有樹立起在新能源汽車領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，甚至要經(jīng)常應(yīng)對來自四面八方的質(zhì)疑和比較。但值得注意的是，比亞迪與特斯拉采取的產(chǎn)品思路并不相同。依托于產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，比亞迪包攬了大部分零部件的自主生產(chǎn)，此外，雙擎雙模的核心技術(shù)及控制單元也來自于自主研發(fā)。相比于特斯拉在整合能力上的創(chuàng)新和極致追求，比亞迪選擇了從新興技術(shù)角度尋找突破口，這更加靠近創(chuàng)新的基礎(chǔ)，但同時也對公司技術(shù)實力的儲備提出了很大挑戰(zhàn)。
小結(jié)：
傳統(tǒng)汽車公司沉積多年造車相關(guān)經(jīng)驗，但分身乏術(shù)，不能投入太多精力于新能源汽車，本末倒置；專注于新能源汽車的公司在賦予產(chǎn)品更多科技色彩的同時，囿于造車相關(guān)經(jīng)驗的單薄，還難以防止瑕疵。
十年之前，電動汽車市場幾近扁平，縮在汽車產(chǎn)品的一角鮮有問津。隨著鋰離子電池的技術(shù)突破，電動汽車逐漸有了立體、豐盈的機(jī)會。這個機(jī)會，同樣也是追求新能源汽車的公司期盼已久的時刻。
特斯拉以3.9秒的百公里加速和17寸殺死所有物理按鍵的中控屏幕將硅谷精神落地北美。比亞迪則更接近我國人的性格，不冒險、不高調(diào)，從普及新能源汽車的愿望入手，滲透公共交通領(lǐng)域，并逐漸開發(fā)出低價、平民化的混動、電動汽車。除了比亞迪與特斯拉，今后會有更多的新能源車相遇在我國。
抗衡和競爭首先要市場的成熟與吞納。在此之前，新能源汽車無論是技術(shù)、政策、環(huán)境還是產(chǎn)品定位，都面對相似的困難。就像從河底的泥沙里淘金，除了手臂不停篩動、眼光始終聚焦之外，還要時間的推手，將無謂的渾濁重新沉入河里，只留清澈。
