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         日益枯竭的石油資源和環(huán)境污染的大背景下，電動(dòng)汽車進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期,但由于電動(dòng)汽車的成本高、電池循環(huán)壽命短、續(xù)航里程短等問(wèn)題，也制約著電動(dòng)汽車進(jìn)一步大規(guī)模推廣。各大汽車廠商也抓緊了新能源汽車的研究力度，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，以特斯拉為首的充電式純電動(dòng)汽車已經(jīng)不是“新鮮玩意”。但是能做到特斯拉model S百公里加速2.7秒媲美超級(jí)跑車、續(xù)航里程632公里，已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)家用汽油車，并且大規(guī)模投入生產(chǎn)銷售的廠商。

        眾所周知，電動(dòng)車的核心技術(shù)在于電池，然而特斯拉本身并不生產(chǎn)電池，其電池由日本松下廠商提供。那么特斯拉到底憑借著什么優(yōu)勢(shì)一次次地在新能源汽車領(lǐng)域創(chuàng)造奇跡呢？很大的原因在于，特斯拉有著世界上最頂級(jí)的電池管理系統(tǒng)（BMS）。

         什么是電池管理系統(tǒng)？

         電池管理系統(tǒng)（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；電池狀態(tài)估計(jì)；在線診斷與預(yù)警；充、放電與預(yù)充控制；均衡管理和熱管理等。

         什么樣的電池造就了特斯拉？

         在介紹特斯拉BMS之前，我們先了解它所采用的松下三元材料18650型號(hào)（鎳鈷鋁酸鋰）電池。作為動(dòng)力輸出的后盾，電池對(duì)電動(dòng)汽車的作用不言而喻。由于本身性能較穩(wěn)定、安全系數(shù)較高且可循環(huán)充電次數(shù)多，磷酸鐵鋰電池是目前市場(chǎng)上動(dòng)力電池的首選，如雪佛蘭Volt、日產(chǎn)Leaf、比亞迪E6等等。與現(xiàn)在電動(dòng)車電池的主流趨勢(shì)不同，特斯拉是唯一直接采用18650型鋰離子電池的廠商，與磷酸鐵鋰電池相比，這種電池雖然技術(shù)較為成熟，功率高、能量密度大、且一致性較高（也就解釋了下圖Model S電池能量密度遠(yuǎn)超其他車型），但同樣這種電池安全系數(shù)較低，熱特性和電特性較差，成本也相對(duì)較高。

         特斯拉Model S擁有7000多個(gè)18650型電池單體，其中每74個(gè)并聯(lián)為一組，再將9組串聯(lián)為一層，最后串聯(lián)疊至11層構(gòu)成。這將會(huì)大幅增加電池單體之間的不一致性（由于同一類型、規(guī)格的電池在電壓、內(nèi)阻、容量等方面的參數(shù)值存在差別，使其在電動(dòng)汽車上使用時(shí)，性能指標(biāo)往往達(dá)不到單體電池的原有水平，嚴(yán)重影響其在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用），導(dǎo)致單體溫度、電荷、電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，引起個(gè)別電池過(guò)充、過(guò)放并產(chǎn)生靜電反應(yīng)，從而降低電池組壽命以及安全性，這就使得特斯拉必須擁有強(qiáng)大的電池管理系統(tǒng)（BMS）來(lái)保證電池的絕對(duì)安全性。

        特斯拉電池管理系統(tǒng)是如何進(jìn)行管理的？

        特斯拉電池管理系統(tǒng)BMS采用了主從架構(gòu)，主控制器（BMU）負(fù)責(zé)高壓、絕緣檢測(cè)、高壓互鎖、接觸器控制、對(duì)外部通信等功能。從控制器（BMB）負(fù)責(zé)單體電壓、溫度檢測(cè)，并上報(bào)BMU。主控制器具備主副雙微型單片機(jī)（MCU）設(shè)計(jì)，副MCU可檢測(cè)主MCU工作狀態(tài)，一旦檢測(cè)其失效可獲取控制權(quán)限，進(jìn)一步提高安全性。

        電池管理系統(tǒng)內(nèi)的冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液（50%水與50%乙二醇混合物）在管道內(nèi)部流動(dòng)，帶走電池產(chǎn)生的熱量。特斯拉Model S用一個(gè)四通轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的串并聯(lián)切換。主要是為了根據(jù)工況選擇最優(yōu)熱管理方式。當(dāng)電池在低溫狀態(tài)下需要加熱時(shí)，電池能量管理系統(tǒng)檢測(cè)并發(fā)出指令，使得電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路串聯(lián)，從而使電機(jī)為電池加熱。當(dāng)動(dòng)力電池處于高溫時(shí)，電池能量管理系統(tǒng)同樣檢測(cè)并發(fā)出指令，使得電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路并聯(lián)，兩套冷卻系統(tǒng)獨(dú)立散熱。

         電池組中的每一個(gè)電池單體都連接著一個(gè)熱敏電阻以及一系列的光導(dǎo)纖維，同時(shí)將熱敏電阻連接到電池監(jiān)控器，將光導(dǎo)纖維連接到光敏感應(yīng)器。當(dāng)某個(gè)電池單體溫度超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，熱敏電阻將產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，傳達(dá)至電池監(jiān)控器，BMS發(fā)出指令，啟動(dòng)電池冷凝系統(tǒng)，從而保證電池安全性能。當(dāng)電池發(fā)生熱逃逸等現(xiàn)象時(shí)，將影響光導(dǎo)纖維中光束的傳輸，進(jìn)而刺激光敏感應(yīng)器，BMS發(fā)出相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行熱度調(diào)節(jié)。而當(dāng)汽車發(fā)生劇烈碰撞時(shí)，電池組與電機(jī)的能量傳輸路徑將被立即阻斷，電池組外保護(hù)層將保護(hù)電池組免受碰撞影響，從而避免發(fā)生劇烈爆炸。

         同時(shí)特斯拉自主研發(fā)單體電荷平衡系統(tǒng)，可有效排除故障單體，保證整車安全性能。電池組尾部安裝有印刷電路板，內(nèi)置眾多電源開(kāi)關(guān)，每個(gè)電源開(kāi)關(guān)一端連接某個(gè)18650電池單體，另一端連接一個(gè)中型的集電器（單體電荷監(jiān)控器）。當(dāng)電池組中某一電池因過(guò)充、過(guò)放、溫度過(guò)高導(dǎo)致電量與其他電池不同時(shí)，集電器就會(huì)將能量在電池之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移，防止其電壓超過(guò)安全范圍而產(chǎn)生異變。

         當(dāng)然國(guó)內(nèi)也有較為先進(jìn)的BMS廠商，如均勝電子旗下普瑞公司向?qū)汃Ri3純電動(dòng)汽車提供電池管理系統(tǒng)，成為國(guó)內(nèi)第一家向?qū)汃R公司提供電池管理系統(tǒng)的汽車零部件企業(yè)，億能電子公司下BMS產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)際性重大活動(dòng)的純電動(dòng)大巴。但對(duì)于汽車整車廠來(lái)說(shuō)，也只有比亞迪電動(dòng)汽車配套自己的電池及電池管理系統(tǒng)。以比亞迪秦為例，其電池管理系統(tǒng)除具備基本的電池能量管理、電池?zé)峁芾砉δ芡�，也具有電池單體自動(dòng)均衡功能，這些技術(shù)都達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。但是特斯拉BMS控制著8000多個(gè)電池，而比亞迪BMS(以純電動(dòng)車汽車E6為例)只控制著區(qū)區(qū)100多個(gè)電池，這其中的技術(shù)差距還是較為明顯的。

         傳統(tǒng)汽車企業(yè)沉積多年造車經(jīng)驗(yàn)，但分身乏術(shù)，不能投入太多精力于新能源汽車；專注于新能源汽車的企業(yè)在賦予產(chǎn)品更多科技色彩的同時(shí)，由于其造車經(jīng)驗(yàn)的單薄，還難以避免瑕疵。特斯拉的技術(shù)團(tuán)隊(duì)偏重電子、電工方向，所以其開(kāi)發(fā)電池管理系統(tǒng)難度遠(yuǎn)低于開(kāi)發(fā)電池(偏向材料、化學(xué))或者底盤(pán)(偏向機(jī)械)。當(dāng)然我們要正視國(guó)內(nèi)電池管理系統(tǒng)BMS廠商與特斯拉的差距，國(guó)家現(xiàn)在大力發(fā)展新能源車，主要是希望純電動(dòng)車能盡快達(dá)到國(guó)際汽車先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車想要實(shí)現(xiàn)彎道超車，電池管理技術(shù)BMS必須更上一層樓。