1、特斯拉S/X/3電動汽車技術(shù)長板:
2013年進(jìn)入中國市場的特斯拉S,續(xù)航里程從400公里至500公里,搭載兩臺異步感應(yīng)電機,適配裝載7000余節(jié)松下圓柱形18650型鈷酸鋰電芯構(gòu)成的一體式動力
電池總成。在這一時期,中國新能源市場依舊處于一個“迷茫”狀態(tài),量產(chǎn)的電動汽車僅有續(xù)航里程300公里的比亞迪e6、續(xù)航里程175公里的日產(chǎn)啟辰、續(xù)航里程150公里的北汽新能源e150EV、續(xù)航里程150公里的江淮iEV4、續(xù)航里程150公里的長安e30。無論外觀、內(nèi)飾,還是縱置的大屏,都讓國人驚嘆:原來電動汽車可以這么牛B。
2016年進(jìn)入中國市場的特斯拉X,續(xù)航里程500公里至600甚至700公里,搭載兩臺一步感應(yīng)電機、適配裝載9000余節(jié)松下圓柱形18650型NCA(鎳鈷鋁)電芯構(gòu)成的一體式動力電池總成。這一時期,中國新能源市場全速發(fā)展2年有余(自2014年),主流車型續(xù)航里程雖然進(jìn)化至400公里,但是依舊使用性能提升緩慢的風(fēng)冷散熱的磷酸鐵鋰電池。
2019年進(jìn)入中國市場的特斯拉3,續(xù)航里程保持在500公里,搭載一臺永磁同步電機和一臺異步感應(yīng)電機、適配4000余節(jié)松下圓柱形21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯構(gòu)成的一體式動力電池總成。這一時期,中國新能源市場全速發(fā)展5年,主流車型續(xù)航里程普遍提升至500-600公里,并使用性能更好、帶有液態(tài)熱管理策略的方形或軟包NCM(鎳鈷錳)動力電池。
2020年有中國上海制造的特斯拉3,在同步美國制造的特斯拉3全部技術(shù)狀態(tài)同時,進(jìn)一步將整車售價下探至30萬元區(qū)間,直接與續(xù)航里程600公里級的國產(chǎn)主流車型競爭市場份額。
從技術(shù)狀態(tài)看,2008立項、2010年定型、2012年量產(chǎn)的特斯拉S,使用的異步感應(yīng)電機擺脫中國對稀土出口管控的短板;全鋁車身(包括懸架)直接強化了整車層面的輕量化;松下提供的18650型鈷酸鋰電芯構(gòu)成的一體式動力電池總成和液態(tài)熱管理策略,都成為特斯拉通殺全球汽車市場的黑馬。
不過,特斯拉S適配的異步感應(yīng)電機與同時期國產(chǎn)電動汽車適配的永磁同步電機,從根本上存在著技術(shù)差距。異步感應(yīng)電機體積大、能耗高,永磁同步電機體積小、能耗低,最重要的是,制造永磁同步電機所必需的的戰(zhàn)略物資稀土,是歐美國家短缺的,卻是中國富足的。
從特斯拉S適配的18650型鈷酸鋰電芯,至特斯拉X適配18650型NCA(鎳鈷鋁)電芯、再到特斯拉3適配21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯;從特斯拉3的全鋁車身、至特斯拉X的全鋁車身優(yōu)化、在到特斯拉3即將使用“多合1”全鋁車身大總成,意味著馬斯克在優(yōu)化電池系統(tǒng)的同時,對整車層面的輕量化和低成本的要求更加嚴(yán)格。
特斯拉S/X/3的技術(shù)長板,不僅僅局限于電池系統(tǒng)的提升、還有整車層面的輕量化、多系統(tǒng)的整合以及持續(xù)降低的制造成本。
2、特斯拉S/X/3電動汽車技術(shù)短板:
前文提及的特斯拉S/X/3的技術(shù)長板沒有問題,然而從另一方面看這也是技術(shù)短板所在。在長續(xù)航里程的大趨勢下,特斯拉S/X/3更換了2種電芯,以至于在售車型出現(xiàn)了2種規(guī)格、2種材質(zhì)的圓柱形電芯構(gòu)成的動力電池總成。馬斯克也正是為了增加續(xù)航里程這一終極目的,圍繞著整車、電驅(qū)動和動力電池,三大分系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)不斷地技術(shù)提升。不過,整車、電驅(qū)動和動力電池三個層面的技術(shù)提升,也構(gòu)成了特斯拉技術(shù)短板、甚至是致命的節(jié)點。
整車層面,特斯拉S/X/3車型適用的是全鋁車身架構(gòu),并且前后懸架(包括副車架)、驅(qū)動電機懸置、動力電池總成外殼體,都是用鋁合金材質(zhì)。全鋁合金的整車架構(gòu)對于容納5000余節(jié)、7000余節(jié)、甚至9000余節(jié)圓柱形18650型或21700型電芯構(gòu)成的一體式動力電池,可以有效的“稀釋”通過“增加電池電量獲得的續(xù)航里程”。
電驅(qū)動層面,整車立項、定型、量產(chǎn)與2012年的特斯拉S適配的前后各一組異步感應(yīng)電機實屬無奈,雖然0-100加速比肩甚至超過了售價“百萬級”美園的法拉利、蘭博基尼等超級跑車。但是綜合百公里電耗增加,部分原因是整車自重導(dǎo)致,全“油門”加速消耗,還有就是先天高能耗的異步感應(yīng)電機自身導(dǎo)致。實際上,在2010-2012年量產(chǎn)前,特斯拉在全球范圍幾乎找不到可大規(guī)模量產(chǎn)、且成本控制更好的永磁同步電機。2016年上市的特斯拉X依舊適配特斯拉S上使用的2組異步感應(yīng)電機。2019年上市的特斯拉3適配前永磁同步電機、后異步感應(yīng)電機,有效的降低百公里電耗大的問題(不過,這也是因為定位更低端、售價更便宜的特斯拉3,主打續(xù)航而不是性能原因有關(guān))。
動力電池層面,與選用異步感應(yīng)電機的原因大體相同,在2012年之前,馬斯克在全球范圍幾乎很難找到一家可以大規(guī)模量產(chǎn)、成本控制更好的車軌級鋰電池供應(yīng)商。
當(dāng)然,18650型鈷酸鋰電芯已經(jīng)被淘汰、18650型NCA(鎳鈷鋁)和21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯,成為特斯拉S/X/3的主要裝車電芯。
可是,馬斯克圍繞增加續(xù)航里程,在全鋁車身持續(xù)的輕量化、永磁同步驅(qū)動電機和21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯的換裝,卻構(gòu)成了重大安全隱患。
以往50余宗特斯拉系電動汽車,在停放、行駛、充電及碰撞工況,發(fā)生的自燃、燃燒、二次燃燒及爆炸的50余宗事故中,輕量化顯著的全鋁車身幾乎都被燒成殘骸。
需要注意的是,在停放、充電、行駛或碰撞工況引發(fā)的自燃、燃燒、二次燃燒及爆炸事故,多集中在裝載松下提供的18650型電芯的特斯拉S車型。而使用松下提供的18650型電芯的特斯拉X,則出現(xiàn)碰撞引發(fā)的燃燒事故和鋁合金材質(zhì)懸架斷裂的事故。上市只有1年,使用松下提供的21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯的特斯拉3,尚未爆出燃燒或爆炸事故。
綜合多方信息看,源自動力電池的安全短板,使得原本輕量化效果顯著的全鋁車身設(shè)定,成為安全事故加重的載體。而能耗較大的異步感應(yīng)電機的適配,提升了通過“堆積電池電量”換取續(xù)航里程增加、降低整車安全性的矛盾程度。
由此可見,特斯拉S/X/3的全鋁車身、異步感應(yīng)電機和圓柱形18650型和21700型電池系統(tǒng)的引入,反而在現(xiàn)在這個相對時期內(nèi),成為技術(shù)短板。
備注:在中國新能源市場被歸類為“造車新勢力”的蔚來量產(chǎn)第一款車ES8,幾乎“高仿”特斯拉S的全鋁車身和前后異步感應(yīng)電機設(shè)定。而最大不同的是ES8搭載的寧德時代提供的方形NCM(鎳鈷錳)三元鋰電池系統(tǒng)。不過,在2019年早些時候連續(xù)發(fā)生4宗的燃燒事故中的其中1宗,ES8燃燒后僅存的殘骸凸顯了全鋁車身的弊端。
3、如何發(fā)揮長板規(guī)避短板?
從2013年特斯拉S進(jìn)入中國市場,至2020年中國新能源市場爆發(fā)的7年時間,特斯拉S/X/3的技術(shù)提升程度與市場爭奪是顯著的�?墒�,同時期,北汽新能源、上汽新能源、比亞迪、吉利新能源、長安新能源和江淮新能源,受政策紅利的支撐,無論車型、電驅(qū)動和動力電池技術(shù)發(fā)展增速更加顯著。
除傳統(tǒng)車廠的江淮新能源和歸納為“造車新勢力”的小鵬,堅持采用圓柱形NCM(鎳鈷錳)電池系統(tǒng);比亞迪、上汽新能源、吉利新能源、長安新能源、北汽新能源以及其他車廠,都堅持采用方形或軟包NCM(鎳鈷錳)電池系統(tǒng)。
縱觀2014年-2020年,中國本土品牌推出的諸多主流電動汽車發(fā)生的燃燒事故,并未有人員傷亡報告。反而,隨著動力電池技術(shù)及熱管理策略的快速發(fā)展,整車主動安全和動力電池被動安全設(shè)定愈加成熟。
對比同時期存在國外和國內(nèi)市場的特斯拉系電動汽車發(fā)生的諸多安全事故看,整車燃燒和爆炸,伴隨著人員死傷。馬斯克堅持認(rèn)為特斯拉系電動汽車較傳統(tǒng)車更加安全,然而卻在后續(xù)車型上的安全技術(shù)的引入更加豐富。
另外,全球范圍新能源市場增速最大的中國市場,幾乎都被方形和軟包NCM(鎳鈷錳)電池技術(shù)及磷酸鐵鋰電池壟斷。而堅持方形或軟包NCA(鎳鈷鋁)電池技術(shù)的日本和南韓系電池廠,由于裝車量的不對等,使得市場態(tài)勢持續(xù)走低。
簡答的說,裝車量持續(xù)激增的方形和軟包NCM(鎳鈷錳)電池系統(tǒng),與增速緩慢的方形和軟包NCA(鎳鈷鋁)電池系統(tǒng),以及被特斯拉堅持使用和極少中國品牌使用的圓柱形(18650型和21700型)電池系統(tǒng)的市場前景遠(yuǎn)不如方形和軟包NCM(鎳鈷錳)電池。換句話說,定位與伺服數(shù)碼產(chǎn)品圓柱型電池系統(tǒng),在裝車量激增和成本走低,將于定位于車規(guī)級方形和軟包NCM(鎳鈷錳)電池系統(tǒng)愈加難以抗衡。
在售的特斯拉S/X/3甚至即將推出的Y,依舊使用“江河日下”的圓柱形NCA(鎳鈷鋁)電池系統(tǒng),就是一件很不明智的選擇了。況且,松下已經(jīng)不愿意為特斯拉增加圓柱形18650型或21700型單芯的產(chǎn)量,以至于馬斯克與南韓LG化學(xué)(南京工廠)簽署合作協(xié)議采購21700型NCA(鎳鈷鋁)電芯,彌補上海工廠特斯拉3的供應(yīng)。
所以,特斯拉(上海)與寧德時代的合作,且采購非圓柱形電芯的可能性十分大。甚至,極有可能采購寧德時代引以為傲的CTP電池技術(shù)。
筆者有話說:
特斯拉3的動力電池總成內(nèi)部的21700型NCA電芯全部由填縫劑填充,用于熱傳遞和抑制熱失控。從技術(shù)角度看,特斯拉3的21700型NCA(鎳鈷鋁)電池系統(tǒng),與寧德時代推出的CTP(無模組)電池技術(shù)高度相似。都是通過取掉模組,降低自重、簡化結(jié)構(gòu)、換取更高的能量密度已獲得續(xù)航里程的延展。
鑒于,特斯拉(上海)與南韓LG(南京)工廠達(dá)成采購電池系統(tǒng)合作協(xié)議,基本上可以排除同時向?qū)幍聲r代采購圓柱形電池系統(tǒng)的可能性(寧德時代也沒有圓柱形電芯及延伸產(chǎn)品)。
通過排除多種可能性看,馬斯克或為由上海制造且尚未量產(chǎn)的特斯拉Y,向?qū)幍聲r代采購相對圓柱形松下電池系統(tǒng)更安全的方形或軟包電池系統(tǒng)。結(jié)合寧德時代力推的以非提升電芯密度,通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)換取總體能量密度的CTP電池技術(shù)看,特斯拉Y換裝寧德時代CTP電池系統(tǒng)的可能性很大。
(責(zé)任編輯:子蕊)