比亞迪特斯拉的電池與電控技術(shù)比拼

電動(dòng)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(jī)、控制技術(shù)有據(jù)可循、日趨成熟之時(shí)，電動(dòng)車最難破解的困局以及最大的比拼都來自于電池技術(shù)。

特斯拉在早期Roadster電動(dòng)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(jī)、筆記本電腦等小型電器上。它最大的特點(diǎn)是擁有非常高的能量密度，幾乎達(dá)到170瓦時(shí)/千克。但是其熱穩(wěn)定性同時(shí)飽受詬病，在180度左右就會(huì)出現(xiàn)分解現(xiàn)象并產(chǎn)生氧氣。

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(shù)達(dá)到了8000多節(jié)，比Roadster多出1000多節(jié)，但是成本卻下降了三成。盡管如此，十分有限的循環(huán)次數(shù)依然成為桎梏此類電池在電動(dòng)車上應(yīng)用的難題，以每兩天一次的充電頻率計(jì)算，大概在三到四年之后，電池就將壽終正寢。

特斯拉對(duì)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?fù)p毀，都可以得到八年免費(fèi)質(zhì)保。且當(dāng)電池壽命到期后，特斯拉將承擔(dān)電池的回收與換新。這樣的政策會(huì)隨著入門級(jí)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(zhǔn)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(yīng)用更為廣泛的電池。它的優(yōu)勢在于熱穩(wěn)定性很高，在600度時(shí)結(jié)構(gòu)依然比較穩(wěn)定，同時(shí)因?yàn)槿齼r(jià)鐵離子并不活潑，很難再發(fā)生化學(xué)變化，這令其壽命相對(duì)較長，理論上能夠大于整車壽命，長期使用的成本較低。同時(shí)，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。

比亞迪電池包

但是，相對(duì)于三元鋰電池，磷酸鋰鐵電池的能量密度并沒有優(yōu)勢，大約在100~110瓦時(shí)/千克，這導(dǎo)致在重量相同的條件下，其續(xù)航里程較短，想要取得更高的續(xù)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(yè)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(wù)實(shí)的電池種類。這或許也是通用準(zhǔn)備采用磷酸鋰鐵電池的原因之一。

因?yàn)殡姵厮邆涞奶攸c(diǎn)，特斯拉在其電池排布、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)上進(jìn)行了非常深入的設(shè)計(jì)，以保證每個(gè)電池單元都在監(jiān)管之下，其狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠被隨時(shí)反饋、處理。對(duì)于單個(gè)體積很小的電池單元，特斯拉將其獨(dú)立封閉在鋼制隔間里，同時(shí)液冷系統(tǒng)可以具體到為每一個(gè)電池單元進(jìn)行冷卻，降低彼此的溫差，也相對(duì)降低了電池自燃的風(fēng)險(xiǎn)。

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(dòng)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(chǎn)生燃燒爆炸的情況，只是高強(qiáng)度的保護(hù)為車主逃生爭取到了更多時(shí)間。

事實(shí)上，這幾乎是電動(dòng)車潛在的共通隱患，對(duì)于電池管理系統(tǒng)的功用提出了非常高的要求。除了日常對(duì)于電池溫度、工作狀態(tài)的監(jiān)管，還需要在溫度迅速改變、或發(fā)生極端碰撞時(shí)立刻切斷高壓線路。而熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)的升級(jí)也會(huì)縮短電池充電時(shí)間，帶來更高的充電效率。

除此之外，低溫環(huán)境下如何保障電池充電及使用效率，是從事電動(dòng)車研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)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(dòng)車產(chǎn)品，而其走高端路線、由高到低的產(chǎn)品思路，也從側(cè)面反映了市場對(duì)于電動(dòng)車的包容性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

比亞迪未來打算推廣的“雙擎雙?！逼嚕瑢?shí)際上也是為了在電動(dòng)市場真正打開之前，能夠推廣插電式混動(dòng)汽車作為過渡產(chǎn)品。相對(duì)于傳統(tǒng)汽油車，混動(dòng)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(bǔ)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(chǎn)品思路。

同步與異步，電機(jī)之選

電流在離開電池、到達(dá)電機(jī)的過程里，需要通過逆變器，將直流電“改造”成符合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流電，而后輸入電機(jī)，由驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)輸出扭矩。在電機(jī)選取的思路上，特斯拉保守起見，采用了目前技術(shù)更成熟、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的異步電動(dòng)機(jī)，而定位平民化的比亞迪卻帶著一點(diǎn)難以理解的固執(zhí)，選擇了相對(duì)比較“難啃”的永磁同步電動(dòng)機(jī)。

兩者在工作原理上并不存在本質(zhì)區(qū)別，都是依靠定子與轉(zhuǎn)子間的電磁感應(yīng)產(chǎn)生并輸出轉(zhuǎn)矩。異步電機(jī)通過定子繞組建立轉(zhuǎn)子磁場，而永磁同步電機(jī)顧名思義，在轉(zhuǎn)子部分采用了永磁材料。選擇合適的電機(jī)，也將對(duì)電池電量下降產(chǎn)生一定的彌補(bǔ)作用，這會(huì)節(jié)約一部分電池成本。

異步電動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)備技術(shù)相對(duì)成熟，運(yùn)行可靠、持久，無論是工廠大功率電機(jī)還是家里的冰箱、洗衣機(jī)，幾乎都能見其蹤影。這對(duì)于造價(jià)高昂的電動(dòng)車而言，是非常理智、樸實(shí)的選擇。但與此同時(shí)，相較于其他電器用品，電動(dòng)車對(duì)于電力驅(qū)動(dòng)部分更為細(xì)致的追求也突出了異步電機(jī)的不足，除了需要消耗更大電量，其轉(zhuǎn)子也容易發(fā)熱，提速性能較為普通。

為了改善異步電動(dòng)機(jī)帶來的劣勢，特斯拉首先在電調(diào)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(dòng)機(jī)與變速箱之間的電氣連接，以此提高電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩。

比亞迪所采用的永磁同步電機(jī)，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(dòng)機(jī)更快，且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)起來相對(duì)容易。但其在技術(shù)儲(chǔ)備、應(yīng)用領(lǐng)域尚未至成熟，況且永磁體所包含的稀土材料造價(jià)較高一直是永磁同步電動(dòng)機(jī)的頑疾。比亞迪做出這樣的選擇，一方面節(jié)省了驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)于動(dòng)力需求所要做出的調(diào)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(fā)揮原有效能，或許還需要比亞迪繼續(xù)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(shí)間，大肆擴(kuò)張超級(jí)充電樁的數(shù)量和覆蓋面積，以及領(lǐng)先的造車?yán)砟?、銷售模式，使其一時(shí)間成為了汽車界的“蘋果”公司。但在不少傳統(tǒng)汽車企業(yè)看來，特斯拉的橫空出世還不足以對(duì)汽車行業(yè)產(chǎn)生顛覆性的沖擊。而對(duì)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(yè)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(dá)了相似的意思。歸其原本，或許是因?yàn)樘厮估谡宫F(xiàn)先進(jìn)的造車?yán)砟畹谋澈?，體現(xiàn)的是其強(qiáng)大的技術(shù)集成、整合能力。從其電池、電機(jī)的選擇來看，特斯拉有意在將現(xiàn)有的、較為成熟的技術(shù)精密化，減少基礎(chǔ)產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng)新成本，將零部件之間的集成潛力發(fā)揮到最大。

對(duì)于同時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)、匹配的汽車企業(yè)來講，特斯拉還很難被看作一個(gè)強(qiáng)大的汽車企業(yè)，從高端車型入手、暫時(shí)缺少平民化的車型也令其在新能源領(lǐng)域的“革命”之說少了幾分說服力，但這卻與特斯拉的發(fā)展歷史相輔相成。

事實(shí)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(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢，甚至需要經(jīng)常應(yīng)對(duì)來自四面八方的質(zhì)疑和比較。但值得注意的是，比亞迪與特斯拉采取的產(chǎn)品思路并不相同。依托于產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，比亞迪包攬了大部分零部件的自主生產(chǎn)，此外，雙擎雙模的核心技術(shù)及控制單元也來自于自主研發(fā)。相比于特斯拉在整合能力上的創(chuàng)新和極致追求，比亞迪選擇了從新興技術(shù)角度尋找突破口，這更加靠近創(chuàng)新的基礎(chǔ)，但同時(shí)也對(duì)企業(yè)技術(shù)實(shí)力的儲(chǔ)備提出了很大挑戰(zhàn)。

小結(jié)

傳統(tǒng)汽車企業(yè)沉積多年造車經(jīng)驗(yàn)，但分身乏術(shù)，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(yè)在賦予產(chǎn)品更多科技色彩的同時(shí)，囿于造車經(jīng)驗(yàn)的單薄，還難以避免瑕疵。

十年之前，電動(dòng)車市場幾近扁平，縮在汽車產(chǎn)品的一角鮮有問津。隨著鋰電池的技術(shù)突破，電動(dòng)車逐漸有了立體、豐盈的機(jī)會(huì)。這個(gè)機(jī)會(huì)，同樣也是追求新能源汽車的企業(yè)期盼已久的時(shí)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(xiǎn)、不高調(diào)，從普及新能源汽車的愿望入手，滲透公共交通領(lǐng)域，并逐漸開發(fā)出低價(jià)、平民化的混動(dòng)、電動(dòng)車。除了比亞迪與特斯拉，今后會(huì)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(shù)、政策、環(huán)境還是產(chǎn)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(dòng)、眼光始終聚焦之外，還需要時(shí)間的推手，將無謂的渾濁重新沉入河里，只留清澈。