全球四大动力电池巨头“产品评测”:宁德时代排名第几?(8)

系统事先已假定电芯会以一定的速率出现故障,所以会最大限度利用大数据来维护和管理大量的电芯,导致即使有一定程度的电芯出现故障,对整体系统的

系统事先已假定电芯会以一定的速率出现故障,所以会最大限度利用大数据来维护和管理大量的电芯,导致即使有一定程度的电芯出现故障,对整体系统的影响也会很小。由于使用了大量的小电芯,从统计上看,更容易减少不可控的范围。

全球四大动力电池巨头“产品评测”:宁德时代排名第几?

特斯拉的车型比其他品牌的车型多出了10倍的电芯数量,同样损坏一定数量的电芯,特斯拉的系统不痛不痒,而其他厂商的系统可能就崩溃了。在传统的设计方法中,电芯的故障是“不可接受的”,因此他们会严格要求电池供应商的供货质量,希望将故障率降至零。

③基于BMS的设计框架,电池系统容量的增加可谓轻而易举。特斯拉系统可使用相同的电池来满足轿车、卡车、跑车、SUVs及其他类型汽车的需求,只需调整并联和串联的配置即可。

④尽管NCA电池相对易燃,但依靠大数据的BMS可以防止金属沉积的形成以及温度的升高,从而使电芯容量的利用程度能够接近极限水平。

⑤在采用固态电池的情景下,差异化的电芯平衡技术将显得更为重要。Model3具备的技术,例如自行设计的控制芯片及软件、两阶段电芯平衡管理,以后将产生更为重要的作用。

⑥特斯拉的精控软件及硬件是自行研制的,而传统的汽车生产商大多将其外包给软件及半导体公司,这使得特斯拉更有能力应对未来市场的变化。

【3】特斯拉的BMS可补偿电芯设计的短板

①不断优化和升级。

特斯拉的电芯无论在材料还是形状,都在追求更高的能量密度,辅以先进的电池管理系统来弥补电芯设计的短板。事实上,特斯拉BMS的调整每天都在进行,并通过远程管理进行升级。

②人工智能算法的优势或将扩大。

特斯拉将与亚马逊合建一座4.8MWh的储能系统,届时特斯拉将获得为CPUs、DRAMs、空调等电子元件供电的大数据。

特斯拉已经拥有利用人工智能来管理大型数据中心的丰富经验,结合即将获得的更高量级的数据,特斯拉可以轻松获得关于新想法的算法,或是仅通过汽车行驶数据无法获得的先进技术。

③电池利用效率仍有提升空间。

随着特斯拉BMS精控管理能力的提升,有望通过降低安全裕度来实现电池组容量的提升。事实已证明,特斯拉有能力通过软件的管理来控制汽车的可用容量。

例如在去年9月的佛罗里达飓风来临时,特斯拉为车主提升了电容15千瓦时,可额外行驶48公里的里程。

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【4】特斯拉电池包的弱点

上面说了许多特斯拉BMS的厉害之处,但其弱点也是十分明显的。

①电芯的安全性相对较差。

特斯拉使用的NCA电芯更易燃,这是无法否认的。过去,Model S和 Model X都发生过多起燃烧事故。事实证明,火势一旦蔓延到电池包,燃烧很容易就会加剧。因为电池里充满了液态的乙二醇,这是容易导热的材料。

不过,在新款的Model 3中,所有的电芯都用阻燃材料做了固定,相比过往的Model S和 Model X而言,变得更难燃烧。

②模组更换成本高。

一般而言,在并联电路中,坏一些电芯并不会影响电池包的整体性能,但如果是模组损坏了,更换模组的成本会比Bolt更贵一些。因为Bolt有10个模组,而特斯拉只有4个模组。

③有瞬间失控的风险。

特斯拉拥有卓越的电力控制技术,能够将所有数据聚合,并优化整个系统的运作表现。但问题是,电力控制系统也是需要电力供应的。

一旦出现短暂的电力缺失,电力控制系统有可能不能及时激活,从而使安全保护和温度控制的功能失效。

④网络安全风险。

随着汽车通信网络的普及,恶意软件和病毒所带来的风险也会增加。这些程序可能有机会重写电池管理系统的程序,通过停用功能、突然改变电池容量来导致电池变形或着火。

【5】雪佛兰的Bolt又如何?

Bolt的BMS与特斯拉相比,有六个方面的差异值得注意:

①特斯拉的芯片是自行设计的,而Bolt的芯片却是外购的。

例如,Bolt BMS中监控电压及温度的芯片是LG化学设计的,然后交由半导体制造商ST微电子生产。自行设计的产品可以有更好的适应性及更快速的调整能力。

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②Model 3拥有18个BMS MCUs,而Bolt有25个。

通过估算,Model 3的BMS MCUs价值72美元一个,而Bolt使用的MCUs价值84美元一个,差别不大。不过不排除特斯拉的成本更高,因为专利费用没有包含在估算模型内。

③Model 3的电芯平衡采用两阶段法,而Bolt只有一个阶段。

由于Bolt只有单阶段的电芯平衡,如果增加电池容量,则容易会造成电芯平衡精确度的失衡,从而带来更快的衰减速度。

④特斯拉的BMS是分布式的,而Bolt的BMS是集中式的。

特斯拉为了保险起见,安装了两个BMS的控制芯片,即使一个出现了故障,整个系统依然能够正常运作。而集中式的BMS可能会有较低的抗风险能力。

全球四大动力电池巨头“产品评测”:宁德时代排名第几?

综合而言,特斯拉的BMS确实非常优秀。

以上,对瑞银这份动力电池厂商报告的拆解告一段落。未尽及不足之处,欢迎文后指正。