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• Tesla近況發展

說到電動車，大家首先想到的是品牌是Tesla，擁有0至 100 公里加速2.7 秒的超效性能，流線動感的外型，最重要的是，它是綠能的代表，透過電池系統取代傳統柴油與汽油對於環境的污染，由於它的稀少性，在許多國家也成為奢侈品和富人身分地位的象徵。

        近期，特斯拉於中國成立「特斯拉（上海）有限公司」，負責人馬斯克更是聲稱特斯拉正朝向週產 1 萬台 Model 3 的目標邁進，期望在2020 年中國生產的特斯拉Model 3，售價能壓到 30 萬人民幣，然而分析人士直言，Model 3 的組裝其實沒有太大問題，電池生產才是關鍵。

        為了Model 3的生產與交付，2017年6月至今Tesla已經燒掉33億美元，若無新資金補充、Tesla車廠的帳上現金僅能維持到今年年底。除此之外，2018年多起車輛碰撞導致駕駛不幸身亡，更糟糕的是，過往車輛起火多是因為高速碰撞而導致，然而，今年，在美國停放在路邊的車輛也無故起火，這些事故都指向了電池問題，也嚴重打擊外界對電動車的信心。

• Tesla 專利檢索

透過專利檢索系統觀察，tesla於近一年(2017/9/20-2018/9/20)，申請專利65件，公開78件，在專利申請範圍出現「battery OR電池」的專利共有 15 件。主要以美國市場和PCT專利為主，中國和歐洲各1件。

        初步過濾這15件專利，多數與電池散熱系統有關，當電池段路或高溫時，產生了熱氣體，在密閉的空間內，該熱能若未妥善的處理，將會導致熱失控（thermal runaway）的現象，甚至會產生爆炸。

過往可以看到許多專利是和冷水管線或散熱系統有關，近一年來，TESLA公司透過多種方式期望能釋放電池模組內的熱能，甚至設法讓電池自我損壞的方式，以避免熱失控造成更大的危害，以下是相關專利的簡要說明。

1. 專利號US20180212222A1，名為ENERGY STORAGE SYSTEM(電池單元模組元件)是將多個電池堆疊封包模組，電池在充電或短路時會產生熱能，這些熱氣體必須有效地排除，不然將會造成電池損害，該發明主要在解決散熱問題，在頂板設置一個或多個薄弱區塊，當熱量產生壓力時，該薄弱區域設計成會破裂，幫助散熱。

• 專利號US20180212222A1，該文獻描述了涉及用於能量存儲包電池模組的系統和技術，模組可以提供熱交換管 – 即冷卻和/或加熱管，可以在內部設置有彎曲或傾斜的管線，改善可製造性和熱/流體性能。

• 專利號US20180219266A1，一般的外殼是密封堅固的金屬外殼，防止水氣進入，避免造成電池短路，該發明是在特定的位置，刻意弱化壁或機械附件減少了對外殼穿孔所需的力量，允許外殼在任何失控熱狀況，策略性透過外部穿孔裝置在特定弱化區域造成破壞，以注入冷卻劑，幫助降溫。

• 專利號WO2017/223429A1，在電池中裝有一種可隨著工作溫度而膨脹的「果凍卷」“jelly roll”404，當電池溫度上升時，果凍卷膨脹會導致電池內部多處焊接點破裂，使電池停止運作，防止電池進一步損壞。

        另外，TESLA還申請了預防產生過熱的檢測、修復方法，冷卻系統以及利用熱能轉換成其他需要熱能應用的相關專利，簡述如下：

• 專利號US20180254470A1，一種檢測及修復電動車電池高壓電解(high voltage electrolysis，HVE)的裝置和方法，以防止電池單元或模塊產生過熱的狀況。可以透過一些高準確度的傳感器，比方說濕度傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、冷卻劑流速傳感器、浸沒傳感器來檢測可能的HVE，以增加高精度預測的數據。

圖 7  Response to High Voltage Electrolysis of Coolant in a Battery Pack

US20180254470A1 專利代表圖

• 專利號WO2017/223232A2，一種整合冷卻劑瓶組件，應用於電池供電的電動車冷卻/加熱系統，電力發電機等用於熱系統配置的儲存器。

圖 8   INTEGRATED COOLANT BOTTLE ASSEMBLY

WO2017/223232A2

• 專利號US20180045423A1，涉及一種熱量產生與利用的組合系統，利用廢熱副產物而產生降低邊際成本的壓縮空氣。在某些實施例中，系統可以是太陽能電池陣列系統，其包括一個或多個太陽能熱電池和/或光伏熱混合太陽能收集器。也可以用作鋰離子電池製造過程的一部分，包括混合，塗覆，壓縮，乾燥和組裝。

圖 9  COMBINED SYSTEMS FOR UTILIZATION OF WASTE HEAT

US20180045423A1專利代表圖

歐洲這件專利和上述熱能的處理不太相同，這件專利主要在處理快速充電及達到優化效果的方法。

• 專利號EP3358703A1，一種用於電動車輛的電池組的充電系統，包含第一階段以最大快速充電速率充電，第二階段慢速充電，以達到充電優化的效果。

• 總結

透過專利檢索系統，觀察TESLA近一年來與電池發展的方向與電池熱能處理有關，由於熱能的管理牽涉到電動車的安全性，若未妥善處理將可能導致起火或爆炸等危害。由於，先前發生多起電動車自燃的社會新聞，嚴重影響消費者對於電動車電池的安全考量，TESLA在近一年的專利申請當中，加強著重「熱能管理」的開發和研究，期望能夠克服安全方面的疑慮，使電動車的性能、售價和安全性都能更佳完善，早日成為普及的交通工具。

資料來源：

1. 特斯拉有望 2020 年在中國量產 Model 3，售價不到 140 萬元，雷鋒網 ， 發布日期 2018 年 09 月 11 日，https://technews.tw/2018/09/11/tesla-model-3-production-in-china-2020/
2. Model 3 組裝問題不大？分析師：電池產量才是瓶頸，作者 MoneyDJ | 發布日期 2018 年 04 月 19 日，https://finance.technews.tw/2018/04/19/tesla-battery-production-is-the-real-bottleneck/
3. 車禍撞擊力，疑引發特斯拉鋰離子電池起火，作者 中央社 | 發布日期 2018 年 05 月 15 日，http://technews.tw/2018/05/15/tesla-crash-may-have-triggered-battery-fire-swiss-firefighters/
4. 特斯拉再傳火燒車！美國女星上傳影片控「沒車禍就起火」 | ETtoday車雲 | ETtoday新聞雲 https://speed.ettoday.net/news/1193148#ixzz5RcUcV0IL
5. 神話崩壞？ Tesla將如何面對當前營運危機？(共兩集)，許鴻德 2018-05-25，https://www.carnews.com/article/info/3a5b3a09-5ff8-11e8-b390-42010af00004/
6. Tesla Battery Patent Application Refines Liquid Cooled Batteries， Sebastian Blanco，2018/9/10，https://www.forbes.com/sites/sebastianblanco/2018/09/10/tesla-battery-liquid-cooling-patent-application/#67d2468f127a

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