分析特斯拉電池管理系統(tǒng)

本月早些時(shí)候，特斯拉Model3在南極點(diǎn)公布后的火爆預(yù)訂再次引發(fā)了全球關(guān)注。眾所周知，電動(dòng)汽車的核心技術(shù)在于電池，但特斯拉自己并不生產(chǎn)電池。它的電池由日本松下公司供應(yīng)。那么，是什么讓特斯拉站在了產(chǎn)業(yè)鏈的頂端，一次又一次地在新能源汽車領(lǐng)域創(chuàng)造奇跡呢?一個(gè)重要的原因可能是特斯拉擁有世界上最先進(jìn)的電池處理系統(tǒng)(BMS)。

電動(dòng)汽車電池處理系統(tǒng)(BMS)是車載電源電池與電動(dòng)汽車之間的重要環(huán)節(jié)。其重要功能包括:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池物理參數(shù);電池狀態(tài)估計(jì);在線診斷和預(yù)警;充電、放電和預(yù)充電控制;平衡處理、熱處理等。

據(jù)專家介紹，特斯拉純電動(dòng)汽車采用了液冷電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)。車載電池組由6831個(gè)18650鋰離子電池組成，其中69個(gè)單元并聯(lián)(制磚)，9個(gè)單元串聯(lián)(片)，最后11個(gè)單元串聯(lián)堆疊。電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)的冷卻液是50%水和50%乙二醇的混合物。

處理系統(tǒng)中的冷卻管被彎曲并放置在電池中，冷卻劑在管中移動(dòng)，帶走電池中的熱量。冷卻管內(nèi)部分為四個(gè)孔。為了防止冷卻液活動(dòng)過程中溫度的逐漸升高而導(dǎo)致冷卻不及時(shí)，熱處理系統(tǒng)采用雙向活動(dòng)的流場(chǎng)規(guī)劃。冷卻管的兩端分別為進(jìn)口和出口。電池之間和電池與管道之間充滿電絕緣但導(dǎo)熱性最佳的用途是:

1)將電池與冷卻管的接觸方式由線接觸改為面接觸;

2)前向電池間溫度為1度;

3)有利于前向電池組的整體熱容，進(jìn)而整體平均溫度下降。

通過上述熱處理系統(tǒng)，將電動(dòng)汽車電池組中單個(gè)電池的溫差控制在±2℃以內(nèi)。根據(jù)2013年六月的一份聲明，特斯拉純電動(dòng)汽車的電池組容量在行駛10萬英里后仍能保持80%-85%的初始容量，容量衰減只與行駛距離顯著相關(guān)，與環(huán)境溫度和車輛使用年限無關(guān)。上述效果得到了電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)的支持。

從以上分析可以看出，特斯拉純電動(dòng)汽車的熱處理系統(tǒng)要比其他電動(dòng)汽車復(fù)雜得多。特斯拉的電池組由6,831塊小容量單電池18650塊組成。確保這么多電池的溫差不超過±2℃是一項(xiàng)艱巨的工作，但特斯拉做到了。

據(jù)報(bào)道，在特斯拉的技術(shù)團(tuán)隊(duì)中，大多數(shù)工程師更喜歡電子和電工。在接受特斯拉技術(shù)總監(jiān)jb斯特勞貝爾(J.B.Straubel)的媒體采訪時(shí)，他毫不掩飾特斯拉在軟件和電子工程領(lǐng)域領(lǐng)先于業(yè)內(nèi)其他公司的事實(shí)。

筆者認(rèn)為特斯拉的技術(shù)團(tuán)隊(duì)以電子和電工為主，所以開發(fā)電池處理系統(tǒng)的難度遠(yuǎn)低于開發(fā)電池(方向信息、化學(xué))或底盤(方向機(jī)械)的難度。特斯拉充分利用自身優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了一套先進(jìn)的電池處理系統(tǒng)，在既不是電池制造商，也不是傳統(tǒng)汽車制造商的前提下，讓新能源汽車行業(yè)的奇跡清晰可見。