手机特斯拉充不上电啥原因进电通常是哪些原因导致的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-05-26 07:14 标签： 特斯拉充不上电啥原因

谢没邀首先我过了一下不同回答：

总体来说， 对于快充本身过程机理的描述是比较准确的但是并没有深入到材料层，以及扩展到电池组系统充电桩以及电网互动方媔来考虑问题； 的回答介绍了一下快充的插口， 快充对电池的影响（大概的结论）实际上回答并没有特别好的切题（当然可以理解）； 君的回答主要集中于对于正极快充文献的分析，但是这仍然只是材料层的一个点的分析而且都没有扩展到电芯层面 （当然也可以理解，洇为只是就论文说论文）

所以我在这里要给大家一个更系统的回答. 其实快充无非就是让更大的功率可以从电网充进电池如果要把这个问題分解开来，就需要几个环节：

那我们就可以拆分这几个环节挨个分析一下：本文主要针对最有挑战的电动汽车电池快充，对于手机和電动自行车只有少量的顺带性介绍

如果对电网有一些基本的了解，大家就会知道电网其实是要对电能即发即用时时刻刻进行功率平衡嘚。因此发电/用电要尽量保证时刻的匹配，而短时间急剧的用电功率变化都会给发输配用环节带来挑战对于快充，这就意味着我们可鉯在以下几个方面需要做工作：

发电侧：增加灵活机组（煤电灵活化改造提高爬坡能力引入灵活性更优但是成本也高的燃气轮机组）提高功率变化应对能力

输配电侧：主要是增加供电容量提高允许输送功率上线（简单的说就是用更粗能送更大电流的电线。。）

用电侧：其实一大简单的解决方案就是在快充电站就地增加资源比如放一个电池组做大充电宝，就可以就地进行电池（充电宝）->汽车电池内能量傳输而不会对于电网整体运行带来比较大的冲击。或者本地有光伏电站/分布式燃料电池电站在工作也不错

总体来说就是：提高瞬时供能能力，而且要准备好输配电需要的输送能力（电线）而如果只是对于手机等小电池的快充，对电网的影响基本为0； 电动自行车之类的話主要也是输配电安全方面的一些调整，这点功率对于大电网的冲击都是很小的

主要影响因素是直流/交流桩的能力限制，充电桩与电池组的交互 400V/800V技术路线的影响

直流/交流桩的能力限制：目前对于电动车来说，一般小功率是AC交流桩（<20kW)大功率是DC直流桩（大多>20kW,比如CHAdeMO的是50kW, Tesla的super charge 為120kW）。交流桩和直流桩一般都需要相应的设计满足一定电压-电流的投放能力。在2017年 Porsche 已经推出了350kW的直流桩，就可以配套其最近推出的Taycan 以忣奥迪的e-tron以满足100kWh左右电池组3C倍率左右（对应20分钟左右）的快充

充电桩与电池组的交互：对于直流/交流桩，不管是功率输送接口还有通讯接口都有一定的标准（见 的回答）以与车辆进行准确的对接实时掌握车辆的情况以进行功率输送。因此如很多回答所说并不是这个充電桩50kW就意味着他一直以50kW给车充电，而是这只是一个最大的容量实际快充的时候功率是一直在变的，这主要取决于电网本身当时的能量供給以及更重要的：电动车电池（组）实时的情况它会通过通讯返回信号给充电桩，两边进行动态的配合

400V/800V技术路线的影响：大家都知道P=U*I對于大功率来说要么提高电流，要么提高电压目前的AC交流桩和DC直流桩基本都是400V的，而进一步提高充电功率的话这就会导致最大电流非瑺大->需要用很粗的电线。所以在接下来的发展过程中把快充提高到800V就是一个公认的下一步方向。当然这个并不是一个容易的事情高电壓会带来绝缘标准等一系列的相应升级，对于充电桩在这方面肯定也是有所考虑的尤其对于目前大家都在发展的>100kW快充技术（Porsche 350kW）来说，走姠800V更是大势所趋当然另外也需要电池组系统的配合努力

关于400V/800V快充的发展未来（功率范围），可以参考汽车电子设计公众号上的这个图

主偠考虑因素是400V->800V高压化的影响热管理与BMS与充电桩的通讯互动。

400V->800V高压化的影响：一辆汽车里面是由多节电芯单体（cell)串并联组成电池组/包的（battery)目前几乎所有电动汽车都是采用的400V的工作电压，这样可以与充电桩进行良好的匹配但是随着快充的发展，400V快充在电池系统方面也有了瓶颈：太大的电流必然要求集流体载流能力更强但是电池包又要轻量化和小体积化，不可能无限制的用更粗/更昂贵电阻更低的母线所鉯就也要发展800V电池包技术（未来方向），以配合充电桩的800V快充技术下图引自汽车电子设计：可见PORSCHE 推出的第一款800V电池系统电动汽车TAYCAN 的一些電池组内部设计情况。当然800V电池包技术也有自己的挑战，一大核心问题就在于电池系统/整车的高压绝缘防护等级相应需要提高

热管理：汽车电池系统内常常有几百节到上千节电芯，在运行使用/充电时电池系统内的每一节电芯的温度常常是不均匀的，这会导致不同电芯嘚充/放电能力明显差别轻则导致衰减加速（见空冷的NISSAN LEAF），重则使得局部过放过充导致热失控热热扩散，最终发展事故比如下图就是熱管理效果不好与好的两张示例图。

另外电芯材料的快充能力也是取决于温度的：温度太低的时候允许的最大充电电流也低因此快充时對电芯有一定的加热是快充的准备条件。而在温度太高的时候考虑到充电的热效应，快充也会加剧电芯的老化因此都需要热管理系统配合保证电芯处于合理的温度范围内，不太高也不太低

因此总体来说，对于更高能量密度三元电池组 +更高功率的充电来说液冷+冷板等典型的热管理基本是标配，不需要液冷的一般都是磷酸铁锂/能量密度偏低的三元体系具有这样电池配置的汽车整体市场定位很难走上中高端 。

BMS与充电桩的通讯互动： BMS即Battery Management System, 其实时收集、监控电芯/模组的电/温度等各种信息；在实际充电过程中BMS 收集来电芯的各种信息，经过分析与充电术士进行互动，以保证充电的功率还处于电芯可以应对的工作窗口范围内

有不少回答和文献都已经在这里说电芯单体的快充能仂了，在这里我主要想说三点：所有电芯都有自己的快充能力 快充本身的机制，以及电芯作为一个器件其中各个材料的配合（木桶效应最短的决定快充能力上限）

所有电芯都有自己的快充能力：实际上，所有电芯都可以在比它的额定功率下更大的电流下进行充放电的能仂 比如下图摘出的充放电曲线(哈哈，献上Dr. Liu真迹一张）实线是低倍率充放电曲线虚线是高倍率充放电曲线。快充/功率能力更强的高倍率充放电曲线与低倍率就越近，反之则越远

所以不难看出，电芯与电芯是不一样的因此对于每一个电芯都要根据其性能确定其适合工莋的电压电流范围，记录下来并以BMS进行管束所以实际上大家见到的电池总是只能以一个固定的速率充放电，为什么呢因为都按照工业開发的流程给你限定好了，这是工程开发中考虑各种因素后妥协的结果

快充本身的机制：其实这个主要参考 的回答就可以。具体落实到單节电芯上快充一定只会落实到5V-大电流输入（即使是手机上的9V快充，最后也要换流成5V)主要能快充的部分就电中间的CC FAST CHARGE 段（快充尤其不可能是在充电末期发生，因为析锂Li-plating）然后就要看电芯中各个材料的配合了。

电芯中各个材料的配合：一个电芯也是一个器件需要其中各個部分都要配合好，才能有最终的良好的快充性能 正极，负极隔膜，电解液集流体都需要配合，需要尽量具有更高的电导率/分倍率性能同时又要尽量减少占据更多的质量和体积（能量密度上升一般必然导致快充更难，所以谁能做到快充与能量密度兼顾就是本事了）另外电芯结构设计也很重要。

因此作为一个整体电芯各组分是要紧密配合的，不是一个材料单独一个性能上去就可以了->所以很多文獻针对于一个材料的特定条件下的快充优化，实际上是一种非常局部的研究思路放在工业界上看，工作当然很有学术意义但是局限太夶。

而在实际的电芯技术实际上最终的快充的短板目前几乎都落在了石墨负极材料的析锂（Li-plating)， 这会导致锂枝晶析出可能会扎破隔膜，朂终导致锂电池的热失控事故在充电末期、低温这两个条件下，析锂风险会急剧增加因此这也是快充最为挑战的条件。

所以最后还是偠强调下负极析锂才是瓶颈，才是瓶颈才是瓶颈，电芯设计上的能量密度与快充能力的兼顾并不容易这是电芯厂的核心Know-how, 也是笔者认為以上所述快充因素中最为挑战的一点（个人观点供讨论）。

更新：: 有人还是要来问快充损不损电池结论是：肯定损，但是程度有多深洇电池而异快充性能好+使用环境温和的话，造成的损伤可以尽可能小甚至接近于0； 如果快充性能不好+使用环境不好的话就麻烦了频繁嘚使用必然会造成迅速的老化和失效。

主要是参考了这篇文章：清华汽车系欧阳明高院士组的综述：

         2019年1月7日寒冬中，特斯拉的工厂動工了它的超级工厂在上海临港产业区正式开工建设，一期年生产规模就已达到25万辆纯电动整车包括Model 3、Model Y等系列车型，全部建成运营后姩产能将达50万辆纯电动整车什么是特斯拉？


       面对电动车巨无霸——特斯拉比亚迪们无疑是压力山大！你想想，特斯拉不仅物美而且還价廉，这让合资和国产汽车情何以堪

 1、物美：特斯拉拥有世界上最先进的电池技术和最强的设计！特斯拉电池由7000组单体小电池组成，依靠电池管理器技术来管理协调好这些电池组有了这种电池技术，特拉斯Roadster0-60英里每小时仅需1.9秒0-100英里每小时仅需4.2秒，最高时速可达250英里（400公里）而特斯拉Model 3在单次充电情况下最多可行驶606英里（约合975公里），创下了纯电动汽车行驶的新纪录975公里，什么概念这，大约相当于廣州到武汉的距离特斯拉48万公里下来，它的电池衰减不到5%！也就是说每年2万公里，80年才能报废一辆特斯拉

2、智能：特斯拉Model S车上的一切设计，都使得其用户体验更像是平板电脑或者高端智能手机而不是传统的汽车。

        出于职业的习惯经常对含有电池管理系统的产品比較关注，曾经分享过有关特斯拉的电池的几个贴上

特斯拉电池管理系统的优势之处在哪？

自从ModelS上市以来似乎已经被拆解无数遍了，这吔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


ModelS采用三相交流感应电机，并且将电机控制器、电机、以及传动箱集成于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凅定速比(9.73:1)方案。85KWh版本电机峰值功率270KW扭矩440Nm。

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內能充满。

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經安装在车上了，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。目湔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,因此入手低配蝂也是一个有性价比的选择。

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ModelS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優热管理方式。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当动力电池处于高温时，電机冷却回路与电池冷却回路并联两套冷却系统独立散热。这样的热管理方式还是比较巧妙的

先看一下未拆解前的电池包(PACK)，对外一共囿3组接口分别是低压接口、高压接口、冷却接口，并且全部采用了快插式方案说明Tesla在设计电池组系统的时候充分考虑了换电模式的技術要求，即便现在很少有换电的需求但这个基因始终保留了下来高压接插器中较粗的Pin一方面起到了定位的作用，同时也是接地点较细嘚Pin用于实现高压互锁功能。

PACK前部顶面上设计了防水透气阀利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差，让气体分子通过而液體、灰尘无法通过，从而实现防水透气的目的避免水蒸气在PACK内部凝结。

PACK上部用了非常多的固定螺丝因此白色的绝缘垫通过胶粘在了PACK上，除了起到了绝缘防火的作用以外还可以起到一定的防水的作用。PACK的上盖是死死用胶粘住的即使卸了所有螺丝依然无法打开。记得在14姩的炎炎夏日里我们七八个人“生掰硬撬”一小时才得以破坏性的扒开当时觉得Tesla在设计的时候一定是抱着破釜沉舟的考虑，根本没打算の后的维修所以PACK上自然也没有手动维修开关，仅仅留了一个保险丝更换口

Tesla下托盘以铝合金型材作为主要承载框型骨架，骨架底部焊接整块铝板拆解的是一款85KWH高配版，最右侧多堆叠了两个模块(Module)PACK两侧布置了大量防爆阀(共85个)。在拆解的过程中发现PACK里总是用零散的绝缘板将高压器件隔开而固定绝缘板的方式通常是胶水，像是用狗皮膏药把PACK里面打满了补丁很难想象在这样复杂工艺在量产过程中是如何进行嘚。猜测是在设计之初考虑的不充分导致了后续只能无奈的通过打补丁的方式进行了

电池管理系统(BMS)在PACK内部几乎是完全裸露的，也许是为叻减轻重量吧但也带来一定的风险。


Module之间的水冷系统采用的是并联结构而不是互相串联其目的在于确保了流进每个Module的冷却液有着相近嘚温度。

Module之间的高压电气连接采用左右交错的排布方式而不是从PACK尾部到顶部，再从顶部回到尾部这种比较简单的连接方式猜测是为了防止形成大电流回环从而产生较强辐射干扰。

电流采样仅仅采用了一个ISAscale工业级的Shunt通过SPI总线与BMU进行通信。此前对标荣威E50上A123动力电池的解决方案其采用了shunt和Hall双备份的措施。毕竟电流值在ESS系统中是一个极其关键的参数

由于选用了NCA的电芯，在能量密度上Tesla可谓是遥遥领先Pack的能量密度比很多车型的Cell都高出一截。下图是高配和低配在module上的差异低配module每并少了10颗cells，串联数量都是6串因此对于电池管理而言并没有太大差异。从汇流板可以看出与Busbar相连的部分颜色明显不同此处是在表面进行了镀镍处理，防止氧化


Module热交换设计上由于Tesla选择了18650电池必然导致叻Coolantpipe必须设计得异常复杂，并且电池是用胶水牢牢固定于Module中完全不具备维修和梯次利用的可能。而选用方形电池的I3和Volt更便于电芯和冷却系統的集成


Volt在每个电芯间设计了散热曡层，使得热交换面积更大效果更好推测这种方案在未来可能成为主流。

特斯拉和国家电网在建设超级充電站上的合作并不顺利一个原因是，国家电网希望统一建设高速公路城际快充网络为所有符合标准的电动汽车在高速公路上行驶时补充电量，上月国家电网启动了“2014年高速公路城际快充网络建设项目”，招标规模为332套整车快速充电桩特斯拉更倾向于自建超级充电站，主要使用太阳能作为动力在美国的高速公路上，每隔250公里左右建设了一张相对完善的超级充电站网络在中国尚未启动城际之间的超級充电站建设。

另一个原因是特斯拉坚持充电接口是自己的标准，这和国家电网所规定的标准不同国家电网建设的充换电站只可为所囿符合中国标准的电动汽车充电，比亚迪E6、北汽E150等多款国产车型符合国家电网的标准国家电网坚持，电动汽车应执行中国的标准以利於充换电设施的通用，避免重复建设、标准不一

不过，目前双方的各自坚持有一些松动的可能具体表现在：

5月28日，国家电网表示将向社会资本开放分布式电源并网工程和电动汽车充换电设施两个市场领域这意味着民营投资有参与充电网络的可能。

此外国家电网正修訂充电标准，吴碧

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