系統事先已假定電芯會以一定的速率出現故障,所以會最大限度利用大數據來維護和管理大量的電芯,導致即使有一定程度的電芯出現故障,對整體系統的

系統事先已假定電芯會以一定的速率出現故障,所以會最大限度利用大數據來維護和管理大量的電芯,導致即使有一定程度的電芯出現故障,對整體系統的影響也會很小。由于使用了大量的小電芯,從統計上看,更容易減少不可控的范圍。

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特斯拉的車型比其他品牌的車型多出了10倍的電芯數量,同樣損壞一定數量的電芯,特斯拉的系統不痛不癢,而其他廠商的系統可能就崩潰了。在傳統的設計方法中,電芯的故障是“不可接受的”,因此他們會嚴格要求電池供應商的供貨質量,希望將故障率降至零。

③基于BMS的設計框架,電池系統容量的增加可謂輕而易舉。特斯拉系統可使用相同的電池來滿足轎車、卡車、跑車、SUVs及其他類型汽車的需求,只需調整并聯和串聯的配置即可。

④盡管NCA電池相對易燃,但依靠大數據的BMS可以防止金屬沉積的形成以及溫度的升高,從而使電芯容量的利用程度能夠接近極限水平。

⑤在采用固態電池的情景下,差異化的電芯平衡技術將顯得更為重要。Model3具備的技術,例如自行設計的控制芯片及軟件、兩階段電芯平衡管理,以后將產生更為重要的作用。

⑥特斯拉的精控軟件及硬件是自行研制的,而傳統的汽車生產商大多將其外包給軟件及半導體公司,這使得特斯拉更有能力應對未來市場的變化。

【3】特斯拉的BMS可補償電芯設計的短板

①不斷優化和升級。

特斯拉的電芯無論在材料還是形狀,都在追求更高的能量密度,輔以先進的電池管理系統來彌補電芯設計的短板。事實上,特斯拉BMS的調整每天都在進行,并通過遠程管理進行升級。

②人工智能算法的優勢或將擴大。

特斯拉將與亞馬遜合建一座4.8MWh的儲能系統,屆時特斯拉將獲得為CPUs、DRAMs、空調等電子元件供電的大數據。

特斯拉已經擁有利用人工智能來管理大型數據中心的豐富經驗,結合即將獲得的更高量級的數據,特斯拉可以輕松獲得關于新想法的算法,或是僅通過汽車行駛數據無法獲得的先進技術。

③電池利用效率仍有提升空間。

隨著特斯拉BMS精控管理能力的提升,有望通過降低安全裕度來實現電池組容量的提升。事實已證明,特斯拉有能力通過軟件的管理來控制汽車的可用容量。

例如在去年9月的佛羅里達颶風來臨時,特斯拉為車主提升了電容15千瓦時,可額外行駛48公里的里程。

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【4】特斯拉電池包的弱點

上面說了許多特斯拉BMS的厲害之處,但其弱點也是十分明顯的。

①電芯的安全性相對較差。

特斯拉使用的NCA電芯更易燃,這是無法否認的。過去,Model S和 Model X都發生過多起燃燒事故。事實證明,火勢一旦蔓延到電池包,燃燒很容易就會加劇。因為電池里充滿了液態的乙二醇,這是容易導熱的材料。

不過,在新款的Model 3中,所有的電芯都用阻燃材料做了固定,相比過往的Model S和 Model X而言,變得更難燃燒。

②模組更換成本高。

一般而言,在并聯電路中,壞一些電芯并不會影響電池包的整體性能,但如果是模組損壞了,更換模組的成本會比Bolt更貴一些。因為Bolt有10個模組,而特斯拉只有4個模組。

③有瞬間失控的風險。

特斯拉擁有卓越的電力控制技術,能夠將所有數據聚合,并優化整個系統的運作表現。但問題是,電力控制系統也是需要電力供應的。

一旦出現短暫的電力缺失,電力控制系統有可能不能及時激活,從而使安全保護和溫度控制的功能失效。

④網絡安全風險。

隨著汽車通信網絡的普及,惡意軟件和病毒所帶來的風險也會增加。這些程序可能有機會重寫電池管理系統的程序,通過停用功能、突然改變電池容量來導致電池變形或著火。

【5】雪佛蘭的Bolt又如何?

Bolt的BMS與特斯拉相比,有六個方面的差異值得注意:

①特斯拉的芯片是自行設計的,而Bolt的芯片卻是外購的。

例如,Bolt BMS中監控電壓及溫度的芯片是LG化學設計的,然后交由半導體制造商ST微電子生產。自行設計的產品可以有更好的適應性及更快速的調整能力。

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②Model 3擁有18個BMS MCUs,而Bolt有25個。

通過估算,Model 3的BMS MCUs價值72美元一個,而Bolt使用的MCUs價值84美元一個,差別不大。不過不排除特斯拉的成本更高,因為專利費用沒有包含在估算模型內。

③Model 3的電芯平衡采用兩階段法,而Bolt只有一個階段。

由于Bolt只有單階段的電芯平衡,如果增加電池容量,則容易會造成電芯平衡精確度的失衡,從而帶來更快的衰減速度。

④特斯拉的BMS是分布式的,而Bolt的BMS是集中式的。

特斯拉為了保險起見,安裝了兩個BMS的控制芯片,即使一個出現了故障,整個系統依然能夠正常運作。而集中式的BMS可能會有較低的抗風險能力。

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綜合而言,特斯拉的BMS確實非常優秀。

以上,對瑞銀這份動力電池廠商報告的拆解告一段落。未盡及不足之處,歡迎文后指正。

[責任編輯:陳語]

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