剖析Tesla的电池技术及给我们的启示

　　最近，雷司令送给傅老板的Tesla到货了，老板心情大好，所有员工都可以报名试驾。为了体验一下Tesla的电池技术，EmmaLu也High了一把。

　　EmmaLu是金山电池医生的产品负责人，也是一个超级电池迷，尽管Tesla的酷炫，iPad一般的中控，以及4.4秒的0-100KM/s提速都很棒，但统统都击中不了我。最让我欲罢不能的还是它的电池。

　　Tesla在美国上市之初，EmmaLu曾经就电池问题写过一些邮件与它的工程师咨询探讨，但人家确实牛逼，基本上没做啥实质性回复。

　　这次有机会直接体验，感觉确实很霸道。而且听闻Musk要把Tesla的专利公开，其实这里很多都是电池相关的专利，绝对的业界良心，看来真得好好研究研究了。下面是一些EmmaLu的理解和心得。

　　一、Tesla电池牛在哪里？

　　从消费者的角度，Tesla的电池无非有两个优点：

　　1、续航里程。目前Model S P85的官方数据已经达到502公里，而比亚迪E6的官方数据为300公里。而在Tesla出来之前，行业的电动汽车续航能力在100-200公里不等。

　　2、充电快。大陆地区因没有充电桩，只能使用家用的充电线进行充电，充电每小时可行驶50公里 ,在北美与加拿大建立的超级充电站20分钟即可行驶200公里。另据Tesla CTO说，该公司正在试图将汽车的充电时间缩减到前所未有的“5-10分钟”.

　　二、特斯拉电池为什么能这么牛？

　　这里必须先纠正一个错误：Tesla其实并不自己做电池，几乎所有的电动车厂商的电池材料都是来自供应商，Tesla也不例外，它用的是Panasonic的电池。

　　具体的说，Tesla选择的是PaNASonic NCR18650A 3100mAh,这个很多发烧友都知道了。我倒是仔细去Panasonic的官方下载过NCR-18650的PDF来研究。来看看这块电池吧，3D图。

      看一下实物吧，这是EmmaLu从Tesla官方论坛大神那里拿到的。注意看那个黄色的东东就是。

　　这个PDF的第一句是这样自夸的：

　　A perfect combination of high energy density,safety and long life shows what is possible with this battery technology.

　　愿景是不错，不过因为技术演进后来又加入了Nickel Oxide based New Platform技术，简称NNP Technology.还有一个技术是Heat Resistance Layer,简称HRL技术，这个是跟安全有关的。

      来看看它的几个标准特征图。

　　官方说得很不错，但实际上这款电池的各项技术在新时代已经有点老旧，而事实的真相是，和磷酸铁锂电池（比亚迪电动车所采用电池技术）相比，18650毛病还是不少：

　　1、18650很out（上世纪70年代英国宾汉顿大学的Whittingham女士发明）；

　　2、它的安全系数并不高；

　　3、热特性和电特性较差。

　　可以看看我整理的市面上几款电动车使用的电池。其实大家都没有选择18650（但也许这就是他们做不成Tesla的原因？）

　　既然18650并不是啥稀罕货，到底Tesla电池技术牛在哪？答案就是它的电池管理系统，可以化腐朽为神奇。

　　1、严格的一致性筛选

　　Tesla拥有一个独立的锂电池监测实验室并依据锂电池单体化学性能、形状系数建立了一个完备的数据信息中心，Tesla所用的每一块18650在主要关注指标包括：单体容量大小，储能持久性、功率输出大小、电压上下限等。其中一致性、安全性较好的电池作为电池组备用电池，从而在根本上保证电池组功率传导的稳定性以及持久性。

　　下面这张图是EmmaLu从Tesla官方的paper里找的。

　　2、自动化的故障排除系统

　　Tesla有一个自主研发单体电荷平衡系统，可有效排除故障单体，保证整车安全性能。当电池组中某一电池因过充、过放、温度过高导致电量与其他电池不同时，集电器就会将能量在电池之间进行相互转移，防止其电压超过安全范围而产生异变。

　　3、实时独立的双冷却系统

　　Tesla自主研发的机体液体冷凝系统为双模式冷却系统，第一层冷却回路将控热系统，通风设备以及其他散热装置与电池组热量管理系统连接起来，从而保证每个电池单体温度低于其安全值以下，保证其散热性以及安全性能。第二层冷却回路包括第二冷却储液罐并与转动部件进行热交换，并立于第一个冷却回路，保证电池组冷却系统的独立性，温度的稳定也最大限度的增加了电池效能。

　　三、Tesla开放专利中和电池有关的专利情况

　　Tesla的电池管理技术是很牛，而让人们感觉更牛的是Musk宣布专利开放了。据英国路透社的统计，Tesla允许其他制造商应用其知识产权所涉及到的专利仅现有的就有700多项专利，还有未来肯定会不断增加的新的专利。

　　虽然Tesla的目的是在于拉动整个电动汽车市场，但Musk能做出这么有魄力的举动，放弃巨大的专利授权收入（EmmaLu个人觉得有几十亿美金的市场前景）着实让人敬佩，怀着丝丝敬意EmmaLu还去美国专利商标局的网站上搜了下。

　　有几个发现：

　　1、Tesla持有的专利有很大一部分都和电池系统有关，大概有150个左右，可见电池技术真的是Tesla的核心。

　　2、真心牛逼的是Tesla现在这一块还在审核中的专栏有200多个。呵呵。

　　随便来几个大家感受一下：

　　28242739

　　Leakage current reduction in combined motor drive and energy storage recharge system

　　38241772

　　Integrated battery pressure relief and terminal isolation system

　　48216502

　　Method for the external application of battery pack encapsulant

　　仔细看了几条，感觉美帝的网站阅读体验实在是太差了，国内有大神统计并翻译了部分下面大家感受一下。

　　嗯，专利很多，但绝大部分都是电池管理相关的技术专利，对于整个电动汽车行业来说，需要的也正是这些专利，如何在成本均衡的情况下解决电动汽车的续航问题，目前Tesla是做得最好的。

　　因此Musk在宣布开放所有专利的时候，EmmaLu相信整个电动汽车行业的春天即将要到来了。

　　四、Tesla电池管理给金山电池医生带来哪些启示？

　　其实如同傅老板让大家试驾体验的初衷一样，通过对Tesla电池技术的研究，去揣摩它的设计理念，确实给EmmaLu做金山电池医生带来了一些启发。总结梳理如下。

　　1、不要遵循以往经验，勇于探索与突破新的解决方法。

　　18650是一款比较老的电芯，在电池技术上也无过人之处，然而Tesla另辟蹊径通过电池管理系统让8000多节18650的组合发挥出了超过其他电动汽车的体验，这就是Musk不遵循以往经验所看到的路。

　　2、简单的叠加可以带来质变。

　　Tesla Model S的电池单元一共运用了8142个市面所常见的18650锂电池，这和金山电池医生所作的通过一个一个纠正耗电的小细节来大幅延长手机续航殊途同归。电池容量与实际的体验并没有关系；就如同 iPhone 5S的电池容量1440mAh完全可以达到MOTO RAZR MAXX 3300mAh的使用体验。

　　3、成本优势永远不可忽视。

　　特斯拉采用18650的重要原因之一就是成本，因为18650的技术成熟，厂家众多，成本也将会越来越低，而这和我们做软件一样，用户的选择成本越低，软件隔成功也就越近，软件免费带来的先天优势我们永远不能忽视。（全文完）

　　附：资料及数据来源

　　本文内容参阅了大量的官方数据和前辈撰写的资料，为了便于大家交流学习，罗列如下，大家可以进一步参考：

　　1、Tesla Motors Club

　　http://www.teslamotors.com

　　2、技术贴：特斯拉的核心专利是哪些？（感谢周旭辉）

　　http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a78b4ee0102eqzh.html

　　3、Amazing Core Tesla Battery IP - 18650 Cell（来自Tesla官方论坛的神贴）

　　http://www.teslamotorsclub.com/showthread.php/17456-Amazing-Core-Tesla-Battery-IP-18650-Cell

　　4、United States Patent and Trademark Office

　　http://www.uspto.gov/

　　5、Panasonic NCR18650A 3100mAh PDF

　　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/ACI4000/ACI4000CE17.pdf

　　6、The battery technology behind the wheel（by kurt kelty）

　　http://wenku.baidu.com/link?url=fX9GqikbSuRFSw7Nosg_cli3IUJ13tL_-r8guM4HO85W206OE5f7jE_Wl2Xzw-kq_116N-CI6blMDYZauxJ6y6ZTYeMD4REWbKLPC-iZQVS