Tesla汽车公司(Tesla Motors)成立于2003年,总部设在美国加州的硅谷地带,该公司生产的2014款Model S60 Tesla Roadste动力性能优异,整备质量为1235kg,电池容量达53kWh, 0~100km/h加速时间为3.9s,最高时速可以达到200km/h,最大输出功率215kW,最大扭矩400N· m,最大续航里程可达到390km,甚至创造过单次充电续航501 km的纪录。Tesla Roadster出色的动力性能不仅得益于车身碳纤维材料的完美应用,更离不开所搭载的高性能动力电池系统(图1)。
一、电池结构
Tesla Roadster的动力电池由6 831节18650电芯组成,其外观与安装位置如图2、3所示。
69节18650电芯(图4)构成一个“Brick”,每个“Brick”中的电芯全部并联在一起(图5)。9个“Brick”串联构成一个“Sheet”,如图6所示。11个“Sheet”串联之后构成整个动力电池(图7),在电池系统中,“Sheet”是最小的可更换单元。
Tesla之所以采用18650电芯,是由于过去15年里18650电芯在电子消费类产品中应用广泛,全球每年要生产数十亿个18650电芯,其安全级别也在不断提高。正是由于消费类电子产品对18650电芯的大量需求,帮助Tesla蓄电池在降低成本的同时提高电芯的能量密度。另外,由于电芯的尺寸较小,其能量也可被控制在较小的范围内,与使用大尺寸电芯的蓄电池相比,即使蓄电池的某个电芯损坏,它对整个蓄电池性能的影响也很微弱。从散热角度分析,18650电芯的“表面积”是方形电芯(假设其容量为18650电芯的20倍)的7倍,这将大大增加18650电芯在散热方面的优势。