开箱Tesla储能业务和它的储能CTP设计

储能业务的加入,让特斯拉从一家汽车公司跨越为能源公司。

1、储能产品线的成长

特斯拉于2015年4月正式推出它的第一款家储储能产品Powerwall(7kWh和10kWh两个版本),和第一款商用储能产品Powerpack(100kWh);此时,特斯拉的Model S已经成为明星产品,Model X已在发布之列,Model 3也已进入开发阶段,马斯克有了更多的业务来梳理它的储能产品线。

Powerwall 于2015年发布

在此之前,特斯拉其实于2012年已做了一些储能的产品化尝试,在定向的客户进行试用;这个时间点与Model S的上市时间大体相同,所以,特斯拉的储能业务起步并不晚,但电动汽车占据了特斯拉太多的资源,让其无法两条产品线齐头并进。

第2代Powerwall于2016年10月份发布,这一年特斯拉收购了Solarcity,进一步整合了它在能源领域的布局。在这一代Powerwall中特斯拉整合进去了自已设计的DCDC转换器;同时发布的Powerpack2容量也增加了一倍,至200kWh。到此时为止,Powerwall与Powerpack均使用的18650电芯,模组的技术与Model S保持一致,可以认为是基于同一个模组。

从2017年1月份,特斯拉的Gigafactory1开始向Powerwall和Powerpack提供21700电芯,特斯拉的储能产品技术随着汽车电池系统技术的变革而进化。

2017年,特斯拉的“电动汽车扛把子产品”-Model 3开始大规模交付,随之而来的“地狱式生产制造Production hell”将特斯拉和马斯克拖入了一度濒临崩溃的地步。你一定忘不了,马斯克在SpaceX接受采访,红着眼睛说“Don’t ever give up”的经典而励志的画面,这时已是2018年,在度过了地狱式生产,Model 3产能爬坡开始一路飙升。此时,特斯拉开始了另一个更为大型的储能产品设计-Megapack,于2019年7月正式发布。

特斯拉逐步完成了它储能业务由小至大的布局,它的股价也由小变大,像是坐了SpaceX的火箭一般,瞬间完成“Biden曲线”式的跳跃,成为全球市值最高的车企;马斯克也一度君临天下,成为全球首富。

这些都是花边故事了,真正打开特斯拉市值空间的是特斯拉似乎正在掀起一股全新的能源革命和出行变革,一个个自由流动的清洁能源,穿梭于全球的每一个角落,这其中破而后立的新格局,对于赢家来说充满着无限的想象力。

从光伏(发电),到储能(电能存储),再到出行(用电),这就是马斯克在2016年Powerwall2发布会上阐述的特斯拉想要做的事。

2、储能技术的核心-电池系统

对于Powerwall来说,电池系统几乎就构成了它整个产品,打开最外层工业设计象牙白壳盖后,整个电池系统如下所示:

系统内部的布置也比较简单,两个Model S的模组并排放置,水冷管走箱体两侧,DCDC变换器与BMS布置在前段隔间内。除了DCDC变换器需要重新开发外,其他组成部分几乎都是现成的,这最大限度的降低了Powerwall的开发成本。

上面应该是较早些的产品,对于2170电芯和Model 3大模组的方案出来之后,这个电池系统的设计进行了升级,从Powerpack2.5的Pod(1个Powerpack含有16个Pod,1个pod类似于powerwall内的电池系统)可以看出,这个时期特斯拉的方案其实已经是CTP了,即电芯直接安装到箱体内。它的整体布置如下图所示。

几个主要的器件排布如下,它有两个DCDC,左右各一个,左侧的相对多了一个BMS部分。电芯为12S88P=1056个电芯,这个数量与Model 3小模组的数量基本一致(23S46P=1058)。整个电芯区通过厚厚的胶灌封起来。

电芯体的四周有侧板,侧板与下箱体的四面有一定的空间。之前,特斯拉的CTC中电芯最外侧的固定似乎与这个方案比较接近。在箱体的另一端,布置有热失控的防爆阀。

特斯拉储能的这个CTP设计,先于汽车CTC的方案付诸于产业化,这可以作为汽车CTC方案的可行性进行一个非常有价值的参考。在之前的很多分析中,我们一直认为特斯拉跳过了CTP的阶段,直接进入到了CTC,现在就比较清楚了,我们把它的动力电池系统与储能电池系统结合起来看,特斯拉整个电池系统集成技术的演变就非常清晰了。

它从模组技术(Model S/X),到大模组技术(Model 3/Y),再到CTP技术(Powerpack2.5),再到即将量产的CTC技术。这个技术的迭代没有断层,我们能够更好地理解特斯拉如何在两个产品线、不同代之间的技术升级。


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