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比較:比亞迪與特斯拉電池電控技術差距有多大!

2019-06-20 14:08編輯:admin人氣:


電動車的未來,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

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。

特斯拉在早期Roadster電動跑車上,采用了體積甚小的18650鈷酸鋰電池,這種電池通常被用在手機、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,幾乎達到170瓦時/千克。但是其熱穩定性同時飽受詬病,在180度左右就會出現分解現象并產生氧氣。

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特斯拉電池單體

后來,特斯拉為了折中能量密度、功率密度以及安全性,在Model S車型上使用了改性三元電池鎳鈷鋁電池,使其電池總數達到了8000多節,比Roadster多出1000多節,但是成本卻下降了三成。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。

特斯拉對此的解決方法是,提供“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損毀,都可以得到八年免費質保。且當電池壽命到期后,特斯拉將承擔電池的回收與換新。這樣的政策會隨著入門級車型的推出、銷量的增加為特斯拉帶來非常大的壓力。這或許也是其準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,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。


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比亞迪電池包

但是,相對于三元鋰電池,磷酸鋰鐵電池的能量密度并沒有優勢,大約在100~110瓦時/千克,這導致在重量相同的條件下,其續航里程較短,想要取得更高的續航里程,就難免需要增加電池重量,提高成本。

綜合性能來看,并非所有企業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、更為務實的電池種類。這或許也是通用準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、電池管理系統上進行了非常深入的設計,以保證每個電池單元都在監管之下,其狀態數據能夠被隨時反饋、處理。對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,同時液冷系統可以具體到為每一個電池單元進行冷卻,降低彼此的溫差,也相對降低了電池自燃的風險。

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產生燃燒爆炸的情況,只是高強度的保護為車主逃生爭取到了更多時間。

事實上,這幾乎是電動車潛在的共通隱患,對于電池管理系統的功用提出了非常高的要求。除了日常對于電池溫度、工作狀態的監管,還需要在溫度迅速改變、或發生極端碰撞時立刻切斷高壓線路。而熱管理系統、電池管理系統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,低溫環境下如何保障電池充電及使用效率,是從事電動車研發、生產的企業需要解決的問題。

另外需要一提的是,特斯拉一直推廣的是純電動車產品,而其走高端路線、由高到低的產品思路,也從側面反映了市場對于電動車的包容性還遠遠不夠。

比亞迪未來打算推廣的“雙擎雙模”汽車,實際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品。相對于傳統汽油車,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品思路。

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帶著一點難以理解的固執,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。

小結

傳統汽車企業沉積多年造車經驗,但分身乏術,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企業在賦予產品更多科技色彩的同時,囿于造車經驗的單薄,還難以避免瑕疵。

十年之前,電動車市場幾近扁平,縮在汽車產品的一角鮮有問津。隨著鋰電池的技術突破,電動車逐漸有了立體、豐盈的機會。這個機會,同樣也是追求新能源汽車的企業期盼已久的時刻。

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。比亞迪則更接近中國人的性格,不冒險、不高調,從普及新能源汽車的愿望入手,滲透公共交通領域,并逐漸開發出低價、平民化的混動、電動車。除了比亞迪與特斯拉,今后會有更多的新能源車相遇在中國。

抗衡和競爭首先需要市場的成熟與吞納。在此之前,新能源汽車無論是技術、政策、環境還是產品定位,都面臨相似的困難。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,還需要時間的推手,將無謂的渾濁重新沉入河里,只留清澈。

(來源:未知)

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