日益枯竭的石油資源和環境污染的大背景下,電動汽車進入了快速發展時期,但由于電動汽車的成本高、電池循環壽命短、續航里程短等問題,也制約著電動汽車進一步大規模推廣。
在電機、控制技術有據可循、日趨成熟之時,電動車最難破解的困局以及最大的比拼都來自于電池技術。各大汽車廠商也抓緊了新能源汽車的研究力度,特斯拉作為全球智能電動汽車行業引領者,旗下產品性能出眾,核心技術領先,而比亞迪被譽為新能源汽車領導者,始終堅持走自主研發道路的比亞迪,電池和發電機等技術已走在了全國前列。那么在電池這一方面,特斯拉和比亞迪哪家更牛呢?
特斯拉Model S采用的是松下18650組成的電池組,單個這種電池比平常的5號電池大一些,也稱為三元鋰電池,而比亞迪則專精于市面上主流的一種鋰電池叫做磷酸鐵鋰電池。
電池構造對比
電池的構造方面,特斯拉選用的是7000組單體小電池組成,選用小電池的原因是特斯拉考慮未來電池壞了之后只需要更換一小塊,而不用集體更換一大組電池,而特斯拉最拿手的技術便是BMS(電池管理器),完全可以協調好這7000組電池,而實際情況是松下的這種鈷酸鋰電池由于能量密度過高,無法做成大電池,而且松下的這種小電池生產工藝和生產線也相對成熟,相對于這種情況,比亞迪選用的是大電池組,正是由于電池能量密度小的優點,對于做成大電池組更減少控制單元的難度,這對于技術不算成熟的電動汽車來說無疑是一個很好的選擇,電池構造方面無疑是不分伯仲,各有千秋。
電池性能對比
特斯拉在Model S車型上使用了改性三元鋰電池(鎳鈷鋁酸鋰電池),使其電池總數達到了7000多節。盡管如此,十分有限的循環次數依然成為桎梏此類電池在電動車上應用的難題,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。
且三元鋰電池如果內部短路或是正極材料遇水,都會有明火產生。所以一般18650電池都會有一層鋼殼保護,由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成,所以,雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護,但是在極端的碰撞事故中,起火隱患還是有的。
相比之下,比亞迪所采用的磷酸鋰鐵電池是目前應用更為廣泛的電池。它的優勢在于熱穩定性很高,在600度時結構依然比較穩定,同時因為三價鐵離子并不活潑,很難再發生化學變化,電池板就算是穿刺、短路也不會爆炸燃燒,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。
兩種鋰電池特點對照表 | ||
三元鋰電池(18650) | 磷酸鐵鋰電池 | |
安全性(相對兩款電池) | 低 | 高 |
重量能量密度(Wh/kg) | 200 | 100-110 |
電池單體標稱電壓(V) | 3.8 | 3.2 |
抗衰退能力(壽命) | 低 | 高 |
應用成本(我國) | 高 | 低 |
抗低溫衰減能力 | 強 | 弱 |
綜合性能來看,磷酸鋰鐵電池還是被更多看好、更為務實的電池種類。所以在安全性能上,磷酸鐵鋰電池略勝一籌。
同步與異步,電機之選
電流在離開電池、到達電機的過程里,需要通過逆變器,將直流電“改造”成符合電機驅動的交流電,而后輸入電機,由驅動電路帶動電機旋轉輸出扭矩。在電機選取的思路上,特斯拉保守起見,采用了目前技術更成熟、應用領域廣泛的異步電動機,而定位平民化的比亞迪卻選擇了相對比較“難啃”的永磁同步電動機。
兩者在工作原理上并不存在本質區別,都是依靠定子與轉子間的電磁感應產生并輸出轉矩。異步電機通過定子繞組建立轉子磁場,而永磁同步電機顧名思義,在轉子部分采用了永磁材料。選擇合適的電機,也將對電池電量下降產生一定的彌補作用,這會節約一部分電池成本。
異步電動機的儲備技術相對成熟,運行可靠、持久,無論是工廠大功率電機還是家里的冰箱、洗衣機,幾乎都能見其蹤影。這對于造價高昂的電動車而言,是非常理智、樸實的選擇。但與此同時,相較于其他電器用品,電動車對于電力驅動部分更為細致的追求也突出了異步電機的不足,除了需要消耗更大電量,其轉子也容易發熱,提速性能較為普通。
為了改善異步電動機帶來的劣勢,特斯拉首先在電調部分做起了文章,采用IGBT來滿足高效變電控制,并重組了電動機與變速箱之間的電氣連接,以此提高電動機在低轉速下的輸出扭矩。
比亞迪所采用的永磁同步電機,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更快,且結構簡單,維護起來相對容易。但其在技術儲備、應用領域尚未至成熟,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的頑疾。比亞迪做出這樣的選擇,一方面節省了驅動裝置對于動力需求所要做出的調整,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揮原有效能,或許還需要比亞迪繼續思考。
集成與重塑,誰更接近未來
隨著Model S車型的到來,特斯拉一再顛覆自己的充電時間,大肆擴張超級充電樁的數量和覆蓋面積,以及領先的造車理念、銷售模式,使其一時間成為了汽車界的“蘋果”公司。但在不少傳統汽車企業看來,特斯拉的橫空出世還不足以對汽車行業產生顛覆性的沖擊。而對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。同為新能源汽車企業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了相似的意思。歸其原本,或許是因為特斯拉在展現先進的造車理念的背后,體現的是其強大的技術集成、整合能力。從其電池、電機的選擇來看,特斯拉有意在將現有的、較為成熟的技術精密化,減少基礎產品技術的創新成本,將零部件之間的集成潛力發揮到最大。
對于同時進行基礎技術研發、匹配的汽車企業來講,特斯拉還很難被看作一個強大的汽車企業,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域的“革命”之說少了幾分說服力,但這卻與特斯拉的發展歷史相輔相成。
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域的絕對優勢,甚至需要經常應對來自四面八方的質疑和比較。但值得注意的是,比亞迪與特斯拉采取的產品思路并不相同。依托于產業鏈的垂直整合,比亞迪包攬了大部分零部件的自主生產,此外,雙擎雙模的核心技術及控制單元也來自于自主研發。相比于特斯拉在整合能力上的創新和極致追求,比亞迪選擇了從新興技術角度尋找突破口,這更加靠近創新的基礎,但同時也對企業技術實力的儲備提出了很大挑戰。
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原文標題:特斯拉的電池和比亞迪相比,哪一個更牛?
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