Tesla Model S电池组设计全面解析
Tesla Model S电池组设计全面解析
对Tesla来说最近可谓是祸不单行：连续发生了3起起火事故，市值狂跌4 0亿，刚刚又有3名工人受伤送医。
ElonMusk就一直忙着到处“灭火”，时而还跟公开表示对Tesla“不感冒”的乔治·克鲁尼隔空喊话。
在经历了首次盈利、电池更换技术、穿越美国、水陆两栖车等头条新闻后，ElonMusk最近总以各种负面消息重返头条。
这位“钢铁侠”CEO在2013年真是遭遇各种大起大落。
其中最为人关注的莫过于ModelS的起火事故，而在起火事故中最核心的问题就是电池技术。
可以说，牵动Tesla股价起起落落的核心元素就是它的电池技术，这是投资者最关心的问题。
在美国发生的两起起火事故有着相似的情节：M odelS撞击到金属物体后，导致电池起火，但火势都被很好地控制在车头部分。
在墨西哥的事故中，主要的燃烧体也是电池。
而且在3起事故中，如何把着火的电池扑灭对消防员来说都是个难题。
这让很多人产生一个疑问：ModelS的电池就这么不禁撞吗？在之前的一篇文章中我跟大家简单讨论了一下这个问题，但只是停留在表面。
读者现在都了解的是：ModelS的电池位于车辆底部，采用的是松下提供的18650钴酸锂电池，整个电池组包含约8000块电池单元；钴酸锂电池能量密度大，但稳定性较差，为此Tesla研发了3级电源管理体系来确保电池组正常运作。
现在，我们找到了Tesla的一份电池技术专利，借此来透彻地了解下ModelS电池的结构设计和技术特征。
电池的布局与形体如专利图所示，ModelS的电池组位于车辆的底盘，与轮距同宽，长度略短于轴距。
电池组的实际物理尺寸是：长2.7m，宽1.5m，厚度为0.1m至0.18m。
其中0.18m较厚的部分是由于2个电池模块叠加造成的。
这个物理尺寸指的是电池组整体的大小，包括上下、左右、前后的包裹面板。
这个电池组的结构是一个通用设计，除了18650电池外，其他符合条件的电池也可以安装。
此外，电池组采用密封设计，与空气隔绝，大部分用料为铝或铝合金。
Tesla电动汽车的电池结构及充电方式(上)
图1 动力电池系统
图3 动力电池安装位置
图8 电池箱体后部通气孔
图7 电池系统
图5 Brick
图2 动力电池外观图6 Sheet
图4 电芯
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” 每个电芯的正、负极均设有熔丝(图9)，如果某个电芯发生图9 电芯两极均设有熔丝
熔丝
熔丝
图10 电芯的固定方式
图16 电池系统外部冷却管路和接口
图17 Sheet内部冷却管路布置和接口
图18 绝缘导热材料
图11 电池极板及采样点连接方式
图12 Sheet之间的保险
图13 Sheet与Sheet之间的连接
图14 BMB安装位置
图15 BSM安装位置
图20 继电器EV200
图21 快速熔断器
图22 Sheet 熔断器
图23 预充电阻
“Sheet”之间也设有保险装置，如图12所示，“Sheet”之间通过由金属编织铜排串联，“S h e e t ”均设置有电池监控板B M B 图19 冷却液的进、出管路交叉布置
进
出出
进冷却液的进、出管路设计为交叉布置方式，共分为4个接体内11个Sh e et 串联，两边空隙处安F
F
U
U
(未完待续)。
特斯拉MODEL S拆解分析
5、高压系统对标-充电口及充电枪
接地线
电磁锁机械 解锁
L1、L2、L3、N 相线兼容直流
充电
电磁锁
CC,CP控制线及电磁 锁控制线
Tesla车载充电口特点 特点
作用
充电线束中高压、低压线束分开
避免电磁干扰
交、直流充电口一体化
减少整车线束
TESLA充电枪为 欧标充电枪， SAE J1772标准， 并在此基础上 进行了功能开 发
图片
电磁锁型号
1006243-00-C
电磁锁类型
单保持式
驱动电压 电磁锁的内阻 电磁锁的顶杆行程
12V DC-PD
2.30Ω （测量值） 功率：62.6W(计算值）
15mm
电磁锁的顶杆顶出力；
未测
尺寸结构
顶杆弹出结构
5.3、高压系统对标-充电口材料分析
总图：
特斯拉充电插座总成材料对标分析
零部件图片
5.1、高压系统对标-充电口结构分解
序号
图片
1
2
3
4
说明
1.增加一个电磁锁结构 2.永磁铁
1.电磁锁连杆结构
1.红色按钮为手动解锁按钮
1.电磁锁，永磁铁、LED灯的电 路控制板
5.1、高压系统对标-充电口结构分解
序号
图片
5
6
7
8
说明
1.电磁锁反馈检测，电阻随着锁 杆的运动变化，电阻值三个点 （起始点：0.935 kΩ，中间点： 1.625KΩ ，终点：91.86Ω ）
Tesla车载充电机参数
输入电压
85~300Vac RMS
输入频率
45~65Hz
输入电流
48A RMS
暴力拆解特斯拉Model S 85锂电池组
暴力拆解特斯拉Model S 85锂电池组从去年12月底就开始在油管上爆红的一则视频，完整描述了某网友拆解特斯拉Model S 85电池组的全过程。
无独有偶，喜欢拆特斯拉电池的还真不是只有这一位。
小编从国外的特斯拉论坛上扒出了这么一个帖子。
楼主之前曾放话出来，说要拆一拆Model S的电池组玩。
您瞧瞧，这嘚瑟劲儿，没事儿拆车玩儿就算了，还专挑这么贵的特斯拉下手。
不过，在大家都以为这哥儿们不过是赤裸裸的标题党的时候，他真的就把Model S P85的电池组给拆了！小编想想都觉得任性，不过又忍不住偷偷给这位伙计点了个赞，毕竟人这说到做到的勇气也是值得学习一番。
特斯拉Model S P85电池组内部构造图特斯拉论坛用户wk057自己本身就是一位Model S车主，平时喜欢没事捣鼓的他想自己做一套特牛掰的太阳能存储系统。
所以，他自购了一辆报废Model S上的电池组，然后将它彻底地拆了个底朝天。
小编想想都觉得这活儿它真心不简单，因为特斯拉Model S的电池组包含了近7000个锂电池电芯，组成了16个独立电池模块，内部结构十分复杂。
wk057购买的这块电池组容量为85千瓦时，最大直流电压为400V。
wk057发现特斯拉的电池组中，每一枚独立电芯都通过一根很细的线和电池模块总线相连，达到一定温度时能够自熔断电，保障了整个电池组的安全。
他还发现电池组的水冷管中仍使用的是传统的冷却液，但稍微经过了加压处理。
wk057还亲自扫描并上传了特斯拉电池管理系统的印制电路板图，不过由于电路板上的保形涂料，所以很难清晰地辨别出每一独立区域的数字。
看完上面的视频之后，想必大家对Model S的电池构造有了进一步了解，那么不妨再看看这位wk057车主以图片形式记录的拆解过程：1. 整装待拆的电池组，楼主还专门为它安装了四枚轮子，主要原因是：抬不动！！！. 85kWh电池生产铭牌3. 这是位于电池出厂铭牌上方的一块塑料盖板，后来拆解后发现底下包裹着一条主保险丝4. 电池组中心位置的标签5. 俯看85kWh电池组的高压接口6. 去掉覆盖在电池组表面的塑料保护膜，我们发现在保护膜和电池组中间还夹着一层防火材料。
0147.深度拆解特斯拉电池管理系统：到底哪里“牛”？
深度拆解特斯拉电池管理系统：到底哪里“牛”？自从Model S上市以来，似乎已经被拆解无数遍了，这也从一个侧面印证了特斯拉（Tesla）在电动汽车市场初期的标杆地位。
一、动力总成构成：Model S动力总成主要分为这几部分：动力电池系统ESS、交流感应电机Drive Unit、车载充电机Charger、高压配电盒HV Junction Box、加热器PTC heater、空调压缩机A/C compressor和直流转换器DCDC。
Model S采用三相交流感应电机，并且将电机控制器、电机、以及传动箱集成与一体。
尤其是将电机控制器也封装成圆柱形，与电机互相对应，看上去像是双电机。
从设计上来看集成度高、对称美观。
中间的传动箱采用了固定速比(9.73:1)方案。
85KWh版本电机峰值功率270KW，扭矩440N·m。
充电系统支持三种充电方式：1.超级充电桩DC快充超级充电桩可直接输出120KW对ESS进行充电，一个小时以内能充满。
2.高功率壁挂充电在后排座椅下面有两个车载充电器，一主一从。
主充电器属于默认开放使用，功率10KW，差不多8小时能充满。
slave充电器的硬件虽然已经安装在车上了，但需要额外支付1.8万才能激活，可使充电能力翻倍。
这种硬件早已配置好，之后通过license收费的方式和IBM的服务器如出一辙。
目前Tesla已经把这个策略用在了动力电池上，60版本上实际装了70多度电，预留的那部分容量刚好避免满充满放，有助于延长电池寿命,因此入手低配版也是一个有性价比的选择。
3.220V家用插座充电充电功率3kw左右，充满电大概30个小时。
把充电器放在车上，即使到了完全没有充电基础设施的地方也能利用普通家用插头充上电。
热管理部分有意思的地方在于Model S用一个四通转换阀实现了冷却系统的串并联切换。
其目的我分析主要是根据工况选择最优热管理方式。
当电池在低温状态下需要加热时，电机冷却回路与电池冷却回路串联，从而使电机为电池加热。
特斯拉动力电池结构特点及工作原理
特斯拉动力电池结构特点及工作原理特斯拉动力电池是特斯拉公司研发的一种高性能锂离子电池，广泛应用于其电动汽车产品中。
它具有一系列独特的结构特点和工作原理，使得特斯拉动力电池在市场上备受瞩目。
特斯拉动力电池的结构特点主要表现在以下几个方面：1. 三元锂离子电池：特斯拉动力电池采用的是三元锂离子电池，相比于传统的磷酸铁锂电池，具有更高的能量密度和更好的充放电性能。
这使得特斯拉电动汽车具有更长的续航里程和更高的性能表现。
2. 大容量设计：特斯拉动力电池采用大容量设计，单体电池的容量通常在200Ah以上。
这使得特斯拉电动汽车可以存储更多的电能，进而提供更远的续航里程。
3. 模块化设计：特斯拉动力电池采用模块化设计，每个电池模块包含数百个电池单体。
这种设计可以提高电池的可靠性和安全性，同时也方便了电池的维护和更换。
4. 冷却系统：特斯拉动力电池采用了先进的冷却系统，通过在电池模块之间布置冷却管道，有效地降低了电池的温度。
这可以提高电池的寿命和性能，并防止电池过热造成的安全隐患。
特斯拉动力电池的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 充电：当特斯拉电动汽车接通电源时，电流经过充电插座进入电池系统，通过充电管理系统对电池进行充电。
在充电过程中，正极材料（如钴酸锂）释放出锂离子，并通过电解质层迁移到负极材料（如石墨）上储存。
2. 储存：在充电过程中，锂离子在负极材料上储存，同时电解质层起到了电荷传递的作用。
负极材料的纳米结构可以提供更多的表面积，增加锂离子的储存容量。
3. 放电：当特斯拉电动汽车行驶时，电池系统释放储存的电能供电。
在放电过程中，锂离子从负极材料迁移到正极材料上，通过电解质层传递电荷，释放出电流。
4. 冷却：在放电过程中，特斯拉动力电池的冷却系统起到了重要的作用。
通过冷却管道在电池模块之间循环流动的冷却剂，可以有效地降低电池的温度，防止电池过热。
总的来说，特斯拉动力电池以其独特的结构特点和工作原理，实现了高能量密度、大容量、高性能和安全可靠性的优势。
电动汽车工作原理介绍，TeslaModelS动力系统分析，硬件部分
电动汽车工作原理介绍，TeslaModelS动力系统分析，硬件部分电动汽车越来越火了，各色新能源电动车企雨后春笋地冒出来，各种互联网车企、PPT造车势头也越来越猛。
国家层面上也制定了各种政策，鼓励电动车发展，希望中国汽车行业能在新能源车方面实现弯道超车。
且不说各家车企能否成功，但是作为消费者了解一下电动车的一般构成还有有必要的。
下面我们就以Tesla Model S为例分析一下电动车动力系统的主要结构。
电动汽车类型形形色色，但其动力系统主要结构都包含电池、电机和电控三个主要部分。
今天仅介绍硬件部分，电控及电源管理系统会在后续文章中分析，关注本头条号，获得后续BMS（电源管理系统）系统的详细分析。
电池、电控和电机好！下面正文开始！特斯拉 Model S 动力系统主要构成为1.18650电池2.电池板3.逆变器4.驱动电机5.齿轮箱18650电池、电池板、逆变器、电机和齿轮箱下面逐个解析Tesla model s 动力系统。
1.18650电池18650是锂离子电池的鼻祖--日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准性的电池型号，其中18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。
Tesla Model s 采用的松下生产的18650电池。
很多电子产品比如笔记本都是采用18650电池组成的电池包。
2.电池板Tesla 电池系统构成特斯拉采用74个单颗18650电池组成一个单体电池包，6个电池包组成一个电池组，16个电池组组成一个电池板。
整个电池板有7000多个18650电池组成。
Tesla强大的电池管理系统（BMS）可以监控每个单体18650电池的运行情况，当某个单体电池出现故障时，可以把其从整个电路系统从剥离，从而不影响电池系统的正常工作。
3.逆变器逆变器的作用是把直流电转变成交流电。
由于Tesla 采用的三相异步交流电机，故需要将电池组放出的直流电转换成交流电。
电机4.三相异步交流电机三相异步交流电机的发明人是疯狂科学家尼古拉斯·特斯拉，其也成为了特斯拉公司的名字。
Tesla终极拆解——Tesla电池组首次大揭秘(一)
Tesla终极拆解——Tesla电池组首次大揭秘（一）
不知各位是否记得国内有个叫游侠汽车的团队在打造纯电动车，2 个月前他们的Demo 已经能跑起来了。
但说白了，那只是一辆从二手现代酷派跑车改装过来的电动车，他们距离真正制造一辆电动车还有很长的路要走。
不过，前一阵子GeekCar 的小伙伴听说游侠汽车拆解了一辆Tesla。
俗话说得好，要成功必须向成功者学习。
所以游侠汽车用这种“简单粗暴”的方式向Tesla 学习的精神倒是挺值得称赞的。
于是我们实地走访了游侠汽车的“制造工厂”，终于见到了这辆被完全拆散的Tesla。
这一次先和大家分享一下Tesla 的电池部分。
我们都知道85kW‧h 版本的Tesla 电池组由近7000 节18650 锂电池构成。
但电池组的实际情况，却没多少人见过。
之前网上发布的电池分析大都是基于Tesla 的电池专利而分析得出的。
这次就由GeekCar 的小伙伴为大家揭开Tesla 电池的最后一层神秘面纱。
电池模块
这张图是Model S 底盘整个电池组的全景图，Model S 一共有16 块电池组，最下面的空挡那块原来有两块电池，上图中已经被游侠汽车拆了下来。
Tesla 在每一块电池组上都覆盖一块玻纤板对电池进行简单的保护。
每两块
电池之间都有金属梁隔开。
图中左下角是整个电池组的保险丝，右侧是电池的
冷却液接口和冷却液加注口。
单块电池组
这块儿就是Tesla 非常高大上锂电池组，在这块板上一共有444 节电池，每。
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Tesla Model S电池组设计全面解析
对Tesla来说最近可谓是祸不单行；连续发生了3起起火事故，市值狂跌40亿，刚刚又有3名工人受伤送医。
Elon Musk就一直忙着到处“灭火”，时而还跟公开表不对Tesla“不感冒”的乔治·克鲁尼隔空喊话。
在经历了首次盈利、电池更换技术·穿越美国、水陆两栖车等头条新闻后，Elon Musk最近总以各种负面消息重返头条。
这位"钢铁侠。
CE0在201 3年真是遭遇各种大起大落。
其中最为人关注的莫过于Model S的起火事故，而在起火事故中最核心的问题就是电池技术。
可以说，牵动Tesla股价起起落落的核心元素就是其电池技术，这也是投资者最关心的问题。
在美国发生的两起火事故有着相似的情节Model S 撞击到金属物体后，导致电池起火，但火势都被很好地控制在车头部分。
在墨西哥的事故中，主要的燃烧体也是电池；而且在3起事故中，如何把着火的电池扑灭对消防员来说都是个难题。
这让很多人产生一个疑问：Model S的电池就这么不禁撞吗?在之前的一篇文章中，我跟大家简单讨论了一下这个问题，但只是停留在表面。
读者普遍了解的是，Model S的电池位于车辆底部，采用的是松下提供的18650钴酸锂电池，整个电池组包含约8000块电池单元；钴酸锂电池能量密度大，但稳定性较差，为此Tesla研发了3级电源管理体系来确保电池组正常运作。
现在，我们找到了Tesla的一份电池技术专利，借此来透彻地了解下Model S电池的结构设计和技术特征。
电池的布局与形体
FIG3
如专利图所示，Model S的电池组位于车辆的底盘，与轮距同宽，长度略短于轴距。
电池组的实际物理尺寸是：长2.7m，宽1.5m，厚度为0.1 m至0.1 8m。
其中0.1 8m较厚的部分是由于2个电池模块叠加而成。
这个物理尺寸指的是电池组整体的大小，包括上下、左右、前后的包裹面板。
这个电池组的结构是一个通用设计，除了18650电池外，其他符合条件的电池也可以安装。
此外，电池组采用密封设计，与空气隔绝，大部分用料为铝或铝合金。
可以说，电池不仅是一个能源中心，同时也是Model S底盘的一部分，其坚固的外壳能对车辆起到很好的支撑作用。
由于与轮距等宽，电池组的两侧分别与车辆两侧的车门槛板对接，用螺丝固定。
电池组的横断面低于车门槛板。
从正面看，相当于车门槛板"挂着。
电池组。
其连接部分如下图所示。
FIG, 4
电池内部结构
Model S电池组在内部被划分为7个区域(605)，每个区域安装两个电池模块(701)，每个模块内置370块电池单元。
在电池组头部还有一个突出部分(607)，其厚度也较高，这就是上文提到的0.18m的部分，安装了两个电池模块，堆叠排放。
这样计算下来一共有5920块电池单元。
同时这7个区域(包括突出部分一共是8个空间)相互之间是完全隔绝的，这样的设计有两个优点：一是增加了电池组整体的牢固程度，使整个底盘结构更加坚挺；一是便于电源管理，避免某个区域的电池起火时引燃其他区域的电池(如果没有隔离整块电池组燃烧起来不堪设想)。
此外，隔离板(601A-601H)内部可以被填充高熔点、低热导的材料(例如玻璃纤维)。
FIG. 6
当然还有另外一种填充物，那就是水，其较高的比热容可以帮助降温，吸收热能。
据Tesla专利说明介绍，隔离板内部的水可以是静态的也可以是流动的，可以直接存储在隔离板内部管腔，也可以被装到特定的水袋中。
如果是流动状态，可以与电池组的冷却系统连接在一起，也可以自建循环系统。
在8根隔离板中，601 D与601 E两个隔离板与其他几根相比要更加粗壮一些。
这样的设计是为了进一步增加电池组的坚固程度，使其能够更好地承受来自车辆侧面的撞击。
上图是电池模块的内部结构，从中可以看出18650电池的排列方式。
有的电池正极朝上，有的电池负极朝上，每个电池模块中正反极向上的数量应均为185
块。
特别注意FIG.1 0这张图，该图展示的是拿走电池后整个电池槽的结构。
那一排排呈S型的隔离板是电池冷却系统，其与电池组的热管理系统相连接。
可见，电池组内部被划分为7个区域，在每个电池模块的内部，也被划分为了7个区域。
电池保护机制
这或许是研究Model S起火事故最关键的部分了。
上面我们了解了电池组的内部结构，下面我们要看的是电池组之下，位于Model S底盘最底部的一层金属保护层——防弹保护盾。
在下图中这个部分是1203。
在研究12032前，我们先来了解下电池组本身有哪些保护措施。
在电池组的顶部有一层面板，即1201。
这层面板既可以是单层，也可以是多层，它实现的功能有很多：降低噪音、降低热传导、降低来自底盘的震动。
降噪方面，1201最高能降低20分贝1000Hz以上噪音，减震方面，1201能最高能降低40%的传递自路面的震动，隔热方面，1201能的热传导性最低能低至0.1 W/m-K,最高能持续性承受750摄氏度的高温，能承受1000摄氏度约10秒，能承受1400摄氏度的高温约1秒。
为了实现上述降噪、隔热以及减震水平，Tesla 的研究人员发现需要对1201进行30%左右的压缩才可以。
在材质方面，1201可选的材料包括陶瓷纤维、石英纤维、氧化铝、硅酸钙镁等。
然后是为了进一步保护电池组而加装的防弹保护盾，即1203。
Tesla并未明确指明其材质，只是说明可以由铝、铝合金或者碳纤维材料制成，葚至还可以是由玻璃纤维或塑料。
这个防弹保护盾作为车辆的最底层面板，是保护电池组不受路面障碍物撞击的第一道防线，也是最为坚固的面板。
为了更好地发挥防弹保护盾的效果，在电池组的底板603与保护盾1203之间，Tesla特别设计了一个隔离区域。
对于这个隔离区域，在电池专利中有两种设计：一是留空，并在每个电池隔离板(601A-601H)对应的平面内加装一条加固板(1209)。
隔离区域的高度根据具体应用情形为10mm-50mm之间。
这个加固板(1209)与隔离板(601)是处于一个平面的，这样设计主要是考虑到如果保护盾受到过大的外力撞击，原本为了抵抗撞击而设计的加固板不会因受力过大而损害到电池组底板(603)。
第种设计即是FIG.14与1 5展示的，在隔离区域填充"缓冲。
物质，这可以是具有弹性的材质，也可以是不具有弹性的材质。
Tesla举例的材质包括塑料泡沫、填充剂等。
注意图FIG.15，这种在填充物与保护盾1203之间留有空隙的设计，叫做"装蛋箱。
造型。
个人猜测这种设计是在填充不具有弹性的材质时使用的。
以上便是Model S电池组的结构设计解析，参考的材料是US 8286743 B2号专利。
需要提醒读者的是，该专利说明提交于2011年12月5日，当时Model S 车型还未大规模量产，因此该专利中描述的电池组技术与现款的Model S车型会
有些许的不同。
随着时间的推移，Model S电池组的制造工艺与电源管理技术在不断提升，因此本文描述的电池技术并非一定是现款Model S采用的，但基本一致。