Tesla創新電池將顛覆EV世界?嚴苛測試不可少

作者 : George Leopold,EE Times特約記者

作為所有其他電動車零組件電源,驗證電池的性能十分關鍵。而像是特斯拉等創新者仍在嘗試開發可望提升行駛距離以及功率密度的新一代電池技術...

電動車大廠特斯拉(Tesla)在美國時間9月22日舉行的「電池日」(Battery Day)發表了無凸片電極(tab-less,或譯為「無極耳」)電池芯以及其他創新技術,試圖掌控整體電動車設計以及生產週期,不過也提出了擴產的問題,會需要對電動車設計的中央電源零組件進行嚴格測試。

作為所有其他電動車零組件電源,驗證電池的性能十分關鍵。而像是特斯拉等創新者仍在嘗試開發可望提升行駛距離以及功率密度的新一代電池技術。測試工程師也預測,來自特斯拉等的設計與化學創新,將會對電池管理系統(BMS)與增加控制的子系統帶來漣漪效應。

以福斯集團(Volkswagen Group) ID.3電池為基礎的設計為例,美商國家儀器(National Instruments,NI)交通事業部的Jeffrey Phillips表示,「Audi在ID.3平台有很多問題,因為他們在車輛的所有子系統導入必須取得BMS許可的新要求。」這為系統整合與測試帶來了另一層的設計複雜性,因此像是NI這樣的供應商斷言,因為EV架構是以電池管理為中心,特斯拉的電池創新將會提升對嚴苛測試與驗證的需求。

特斯拉是否面臨這樣的設計驗證挑戰尚不得而知,該公司在「電池日」發表的創新電池設計號稱可達到五倍以上的儲存容量、功率可提升六倍,還有增加16%的行駛距離。特斯拉正在推廣電池原型,期望藉此讓電動車的價格能與汽油動力車輛媲美。

尺寸更大(46x80mm)的電池芯(參考文章上方大圖),將成為未來特斯拉設計的中樞,管理幾乎所有車輛子系統的電源分佈;不過專家指出,這種雄心勃勃的設計方法會帶來新的測試與設計驗證挑戰。

特斯拉表示,新的電池設計去掉了連結電池芯並使其放電的極耳,因此也消除了目前電池設計的弱點。較大尺寸的圓柱型電池芯設計實際上創造了較短的電氣路徑;不但擁有更大的能量密度,該無極耳電池原型若是全面開始量產,製造成本預期能減半。


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NI的Phillips表示,特斯拉若要嘗試擴大生產新電池,訣竅在於在測試期間進行設計驗證,因為光是電池測試就可能耗費幾個月的時間。「建立並維護自有測試系統、設計與架構,因此能自己進行修改,對汽車產業來說是相當新的概念;」他表示,這是因為車廠都有自己的整合供應鏈,通常會與專注在汽車應用測試的供應商合作。

「對大多數公司來說,那會是基礎性的改變;」Phillip表示,特斯拉的方法可能意味著需要從頭設計一個新的測試系統,以因應I/O和其他車輛需求。而因為EV業者對於驗證設計的需求,NI的車輛測試業務近來蓬勃發展,特別強調其測試體系的模組化與靈活性。

無論是哪一種車輛測試平台,都必須考量到EV設計越來越高的複雜性,包括結合5G無線通訊以及自動駕駛、資料安全性與資通訊娛樂系統--這些升級技術都越來越受到電池管理系統的控制。Philips指出,這些子系統會如何互動「有太多的未知,」而且車廠必須要考量到圍繞著電池創新的EV架構複雜性日益增加。

Philips強調,目標是「大規模安全量產汽車零組件;」而這對特斯拉來說會是一個轉折點,如果該公司能成功從電源供應開始,掌控整個設計與生產流程,就能實現安全與可靠的設計。他認為,特斯拉的創辦人Elon Musk「已經重新考量過整個供應鏈;」採取了包含內部生產長距離電池的全面性方法,此舉也可能會對新興智慧電網的電力儲存帶來廣泛影響。

 

編譯:Judith Cheng

(參考原文 :Scaling Tesla’s New Battery Requires Rigorous Testing,by George Leopold )

 

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