鉅大LARGE | 點擊量：1420次 | 2021年10月13日
揭秘特斯拉是如何管理7千多節(jié)電池
單就電池管理系統(tǒng)技術(shù)的水平來說，全球能和特斯拉叫板的恐怕沒有幾個，特斯拉的ModelS用了7000多節(jié)18650電池，它是如何管理這么龐大數(shù)量且安全性并不理想的電池的呢?而比亞迪為何在電池管理系統(tǒng)技術(shù)并不很強的情況下依舊也是做得風生水起的呢?兩者比較來看就看到了問題的兩方面，對我國電動汽車的發(fā)展有很好的指引意義。進入正文前，先來簡單了解一下特斯拉。
特斯拉是由MartinEberhard和MarcTarpenning等5位硅谷公司家建立的電動汽車公司(TeslaMotors)，公司根據(jù)電氣工程師和物理學(xué)家尼古拉˙特斯拉(可見國外對工程技術(shù)人員懷有崇高的敬意，這蘊含了公司的文化底蘊)命名，旨在加速讓世界成為電動交通，使續(xù)航能力強的電動汽車越來越可能被大眾消費。而TeslaRoadster純電動跑車使用的正是直接從尼古拉˙特斯拉(NikolaTesla)1882年的原始設(shè)計繼承而來的交流電機。特斯拉于2006年開始使用鋰離子電池技術(shù)并研發(fā)出了第一輛續(xù)航能力達到320公里以上的純電動跑車。保持長續(xù)航的特斯拉使用的的18650電池，為鈷酸鋰離子電池。鋰離子電池不只鈷酸鋰離子電池這一種，而特斯拉為何偏好松下的18650鈷酸鋰離子電池呢?同時選擇這種電池對特斯拉的電池管理系統(tǒng)提出了什么樣的要求呢?
1.特斯拉為何選擇松下的18650電池
有人或許會問特斯拉為何會選擇松下的電池呢?目前就筆者了解到的資料來看，特斯拉也有些許的無奈。早先特斯拉技術(shù)路線定位為把單節(jié)鋰離子電池的容量做大，但因為太依賴技術(shù)原理性的突破，因此進展并不理想。所以后來只能尋求別的辦法，也就是現(xiàn)在眾所周知的多節(jié)電池組合成塊，塊再繼續(xù)組合成整塊車用電池。單節(jié)電池的容量沒有新增要保證長續(xù)航就要消耗巨量的電池。松下NCR186503100mah，除了測試一致性最好，充放電次數(shù)多，安全性相對較好以外，最重要的是能量大，重量輕，價格也不高。且松下前期給特斯拉供應(yīng)電池時，以單節(jié)$2的價格供貨(這在當時是低于松下單節(jié)電池的成本價的)，這當然對特斯拉是非常有利的。而同期18650電池做的比較強的SamsungSDI雖然價格低，但是單節(jié)電池容量低不適合電動汽車使用，所以特斯拉選擇了松下。而其他電動汽車廠商大都采用大電池，最多只有幾百塊，也沒有精確到每塊電池的控制系統(tǒng)。
2.特斯拉為何要搞這么復(fù)雜的電池控制系統(tǒng)?
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了能夠使用高性能的18650鈷鋰離子電池，高性能電池帶來高性能車。因為18650鈷鋰離子電池的高危性，沒有一套靠譜的系統(tǒng)，安全性就不能保證。這也是大多數(shù)廠商無論電力車，插電車，混合動力車都不太敢用鈷鋰離子電池，特別是大容量鈷鋰離子電池的原因。
而特斯拉頂配的ModelS使用了接近7000塊松下NCR186503100mah電池，對電池兩次分組，做串并聯(lián)。設(shè)置傳感器，感知每塊電池的工作狀態(tài)和溫度情況，由電池控制系統(tǒng)進行控制。防止出現(xiàn)過熱短路溫度差異等危險情況。在日常使用中，保證電池在大電流沖放電下的安全性。
3.特斯拉如何管理7000多節(jié)電池
現(xiàn)就特斯拉的MODELS來看，整車一共有16塊電池組，每塊電池組共有444節(jié)電池(每74節(jié)并聯(lián)成一組，整塊電池板由6組電池串聯(lián)而成)。所以我們可以算出在這款特斯拉MODELS85車型上一共有7104節(jié)18650鋰離子電池。特斯拉的電池主控模塊完全由特斯拉自行研發(fā)的，電路板上使用了大量的電阻和電容進行信號調(diào)理，僅電路板的一面就有6組電信號的采集線路。
由于特斯拉使用的是18650鋰離子電池，這種鋰離子電池就是我們筆記本電腦中使用的電池，所以其電控方面的技術(shù)是非常成熟的，但相比筆記本電池，充放電管理芯片和電池計量管理芯片要復(fù)雜的多，其復(fù)雜的地方應(yīng)該在多路的電池信號采集和控制算法上，畢竟電動汽車成百上千節(jié)電池的監(jiān)控和筆記本電腦10節(jié)左右的電池監(jiān)控不在一個數(shù)量級上。這樣特斯拉把電池用軟件實時監(jiān)控起來，保持電池的一致性，并做到充放電的安全，利用完善的電池管理系統(tǒng)，特斯拉就敢于上馬安全性相對低的鈷鋰離子電池。高容量的鈷鋰離子電池供應(yīng)同等重量下的其他電池更強的續(xù)航能力，而特斯拉先進的電池管理系統(tǒng)又保證了電池的安全性。但是近來發(fā)生的幾起電池起火事故證明這種解決方法并不是完美無缺的。
魚和熊掌不可兼得的情況下，我們看看比亞迪是怎么做的?
4.比亞迪如何管理電池的
比亞迪對電池的處理迥異特斯拉，比亞迪更少關(guān)注電池系統(tǒng)的管理更側(cè)重于單塊電池的效能的提高，這也不難理解，相比于特斯拉比亞迪有原始的電池技術(shù)積累，不像特斯拉那樣處處制肘于松下電池。那么電池技術(shù)積累雄厚的比亞迪電池是怎么樣的呢?如何進行有效管理控制的呢?
比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池容量高，據(jù)稱某款車一次充電以后能夠行駛到350公里。另外，磷酸鐵鋰離子電池相較于鈷鋰離子電池安全性更高，所以比亞迪電動汽車在電池管理方面不要苛刻的要求就能做到安全。例如比亞迪一款電動汽車匹配了96塊3.3V電池，安裝位置在車身底盤部分，排列方式為縱向24塊、橫向4排。要特別指出的是，磷酸鐵鋰可以做成更大體積的電池，而不是像鈷鋰離子電池電池那樣做成體積較小的圓形電池節(jié)，96塊電池與7000節(jié)電池比較可以看出，兩者之間電池管理系統(tǒng)的要求不在一個數(shù)量級上。所以比亞迪電動汽車電池管理系統(tǒng)落后于特斯拉也是情有可原的。
5.對我國電動汽車電池管理系統(tǒng)的發(fā)展有什么啟示
筆者拿出比亞迪與特斯拉的電池管理系統(tǒng)比較，并不是要評出優(yōu)劣，這是技術(shù)選擇的兩方面，就現(xiàn)今狀況下，很難說出孰優(yōu)孰劣。電池管理技術(shù)在我國在廣受關(guān)注，有不少廠家和科研院校也在做這方面的研究嘗試，只不過相較于被熱捧的電池單體容量的提升來說，噱頭少些，不過這在電動汽車發(fā)展的進程中是不可缺少的一個方面。試想，安全的電池單體容量提升，同時在另一領(lǐng)域電池管理技術(shù)也非常的成熟，那么長續(xù)航高速的電動汽車就不遠了!
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