深入内“心” 拆解特斯拉MODEL S电池组

拆解特斯拉电池 注:以下文章来自极客汽车。

不知道大家还记不记得中国有一个叫 Ranger Auto的团队，正在打造纯电动汽车。他们的演示能够在两个月前运行。但说白了，就是一辆二手现代酷跑车改装而来的电动车。在他们真正能制造一辆电动汽车之前，他们还有很长的路要走。

然而，前阵子GeekCar的朋友听说Ranger拆了一辆特斯拉。俗话说，要想成功，你必须向成功的人学习。所以游侠车以这种“简单粗暴”的方式向特斯拉学习的精神是相当值得称赞的。于是我们实地参观了兰杰汽车的“制造工厂”，最终看到了这辆被彻底拆解的特斯拉。这一次，我和大家分享一下特斯拉的电池部分。

拆解电池组

我们都知道特斯拉 Model S （ 查成交价 | 车型详解 ）的85kWH版电池组由近7000节18650节锂电池组成。但是没有多少人见过电池组的实际情况。之前网上发布的电池分析大多基于特斯拉的电池专利。这一次，极客汽车的朋友将揭开特斯拉电池的最后一层神秘面纱。

这张图是MODEL S底盘整个电池组的全景图。s型有16个电池组，底部的积木空曾经有两个电池。以上图片已被游侠删除。特斯拉用一块玻璃纤维板盖住每个电池组，只是为了保护电池。每个电池由一根金属梁隔开。图左下角为整个电池组的保险丝，右侧为电池的冷却液接口和冷却液加注口。

这一块是特斯拉非常高的锂电池组。这块板上有444块电池，每74块电池并联成一组，整个面板由6块电池串联而成。所以我们可以算出这款特斯拉MODEL S 85车型有7104节18650节锂电池。

电池组的6块见上图红线。这个面板的正面和背面的结构是中心对称的。至于为什么会这样安排，肯定是经过了大量测试验证的。极客汽车猜测，这种布置是为了获得更低的平均电阻率，并通过散热管实现更好的散热。

电池组中间的电线一端连接到电池板，另一端连接到电池控制模块。这些导线用于检测电池组的电压，从而保证电池组的正常运行。如果你仔细观察，你会发现每个电池都有一个非常薄的保险丝，用来保护整个电池组。当单个电池出现温度过高等异常现象时，保险丝会自动熔断，保护整个电池组。电路板上需要焊接这么多保险丝，这是一个非常大的工程。从技术上讲，应该由一个特殊的机器人使用超声波焊接来完成。

BMS主控芯片

特斯拉的电池主控模块，从印刷在PCB上的logo判断，这块电路板完全是特斯拉自己开发的。电路板上使用了大量的电阻和电容来进行信号调理，我们看到的这一侧正好有6组电信号采集电路。

特斯拉用的是18650锂电池，也就是我们笔记本电脑用的电池，所以它的电控技术非常成熟。虽然尝试过很多方法，主板上的芯片型号还是看不清楚，但还是能猜到主要有充放电管理芯片和电池测量管理芯片。与笔记本电池相比，其复杂性在于多通道电池信号采集和控制算法。毕竟电动汽车上百节电池的监控和笔记本电脑10节左右电池的监控是不一样的。

特斯拉的电池热管理系统

特斯拉的电池热管理系统

在之前各大媒体发布的新闻中，我们了解到特斯拉在每个电池周围都有专门的液体循环温度管理系统，但其具体结构从未见过。根据特斯拉的专利描述，隔板内部的水可以是静止的，也可以是流动的，可以直接储存在隔板的内腔中，也可以装入特定的水袋中。如果是流动的，可以连接电池组的冷却系统，也可以自己搭建循环系统。"

游侠拆解的车型是MODEL S 85，没有配备防寒气候服。在工程师的介绍下，我们终于看到了特斯拉热管理系统的内部结构。

“上图中电池组外壳被游侠车暴力拆解，部分电池被取出。”

感谢暴力拆解，我们终于看到了电池组的内部结构。在锂电池组内部，装有水乙二醇的导热铝管被S形包围。图中左右两侧的接口为水乙二醇液的循环接口，铝管外包裹一层橙色绝缘胶带。为了防止绝缘胶带意外断裂，导致铝管与锂电池外壳接触造成短路，特斯拉还在铝管外部加了一层绝缘胶进行隔离。一层绝缘胶也用来隔离其他没有铝管的电池。

第一次看到特斯拉的电池有这么多层绝缘，还是很惊讶的。想了一会儿，我意识到特斯拉使用的18650锂电池是定制的，不像我们平时看到的锂电池，它有一层绝缘涂层，它裸露的电池壳就是电池的负极。一旦外壳被导体连接，可能会造成短路，严重时甚至会发生火灾事故，后果不堪设想。

所以，特斯拉在电池组内部的多层绝缘保护还是很有必要的。从目前的设计结构来看，特斯拉的保护措施值得信赖。

不会流动的“冷却剂”？

拆解特斯拉后，Ranger的朋友告诉我一个非常惊人的消息，特斯拉冷却铝管里的“冷却液”不会流动！

当我听到这个消息时，我的第一反应是震惊。特斯拉费了好大劲才把铝管插进电池中间，但它只是把电池包起来，里面的“冷却液”就不会流动了？这是世界上最先进的汽车锂电池热管理方案吗？

带着震惊和疑惑，我仔细检查了铝管的每一个部位。不幸的是，我没有找到任何像泵和温度控制这样的设备。特斯拉的“冷却剂”不会主动流动。

摆在我面前的这套全球最先进的汽车锂电池热管理方案，着实让我震惊。但既然特斯拉做到了这一点，其中一定有一定的道理。

“包着电池的水乙二醇“冷却液”到底是干什么用的？』

带着疑问，我查阅了一些相关资料，和游侠的朋友们进行了一点交流。我们得出结论，“冷却液”用于保持电池的温度一致性。由于特斯拉电池的密集排列，中心区域聚集的热量必然比周围区域多得多。如果没有铝管传热来维持电池温度的一致性，肯定会导致单个电池之间的温度不平衡，最终会影响电池性能的一致性和电池荷电状态估计的准确性，从而影响电动汽车的系统控制。

虽然特斯拉采用18650锂钴氧化物锂电池，电池一致性极高。对于这种电池，甚至有人开玩笑说“你买的是同一批18650的锂电池。如果仪器检测到电池性能不一致，你首先应该想一想你的仪器是不是有问题？”

但是，即使特斯拉使用一致性这么高的电池，也无法保证电池在实际工作中的一致性。因为电池在不同温度下的热耗率不同，是因为电池内部的化学反应与温度密切相关。如果电池在隔热或高温等传热不足的内部环境下工作，电池的温度会显著升高，导致电池组内部形成“热点”，最终可能导致热失控。

一旦电池一致性出现问题，将对整个电池组的寿命产生很大影响。因此，特斯拉采用高传热效率的铝管和高比热容的液冷方案来保持电池温度的一致性，这不仅是为了安全，也是电动汽车续航能力的关键。

据说特斯拉使用的电池热管理系统，可以将一个电池组中的单个电池温差控制在2℃以内。2021年6月的一份报告显示，特斯拉 Roadster 在行驶10万英里后，电池容量仍能维持在初始容量的80%-85%，电池容量的衰减只与行驶里程有明显关系，与环境温度和车龄无关。可见，特斯拉对电池衰减的良好控制离不开电池热管理系统的大力支持。

根据相关数据，特斯拉铝管中的工作液配方由50%的水和50%的乙二醇组成。这是为了避免低温环境下工作液冻结。上图中从管道中流出的绿色液体是特斯拉的工作液。

特斯拉的“冷却液”会流动吗？

特斯拉专利中指出“隔板内部的水可以是静止的，也可以是流动的”。虽然那个专利很久以前就提交了，但是关于电池工作液的循环还是有一些值得考虑的事情。我们看到的MODEL S采用了被动式温度管理系统，设备简单，相对成本低。特斯拉也有主动温度管理系统吗？虽然这将增加一些动力部件，但如果车内工作流体流动，整体热管理系统将更有效。

游侠之友提出了一个新的猜想。如果选择寒冷气候服，温度管理模块会激活吗？

我们猜测，有了主动式温度管理系统，只需要在现有的电池温控模块上增加一个泵和一个工作液加热装置，就可以让脆弱的锂电池在极寒环境下保证良好的工作温度。

然而，我们不知道情况是否如此。我们期待大神再次用冷套件拆解特斯拉，向我们揭示特斯拉在极寒环境下的电池绝缘系统。如果官方愿意向我们透露其内部结构，我们也非常愿意深度报道。@2019