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         日益枯竭的石油資源和環境污染的大背景下，電動汽車進入了快速發展時期,但由于電動汽車的成本高、電池循環壽命短、續航里程短等問題，也制約著電動汽車進一步大規模推廣。各大汽車廠商也抓緊了新能源汽車的研究力度，經過多年的技術積累，以特斯拉為首的充電式純電動汽車已經不是“新鮮玩意”。但是能做到特斯拉model S百公里加速2.7秒媲美超級跑車、續航里程632公里，已經超過傳統家用汽油車，并且大規模投入生產銷售的廠商。

        眾所周知，電動車的核心技術在于電池，然而特斯拉本身并不生產電池，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勢一次次地在新能源汽車領域創造奇跡呢？很大的原因在于，特斯拉有著世界上最頂級的電池管理系統（BMS）。

         什么是電池管理系統？

         電池管理系統（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），電動汽車電池管理系統（BMS）是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數實時監測；電池狀態估計；在線診斷與預警；充、放電與預充控制；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（鎳鈷鋁酸鋰）電池。作為動力輸出的后盾，電池對電動汽車的作用不言而喻。由于本身性能較穩定、安全系數較高且可循環充電次數多，磷酸鐵鋰電池是目前市場上動力電池的首選，如雪佛蘭Volt、日產Leaf、比亞迪E6等等。與現在電動車電池的主流趨勢不同，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電池能量密度遠超其他車型），但同樣這種電池安全系數較低，熱特性和電特性較差，成本也相對較高。

         特斯拉Model S擁有7000多個18650型電池單體，其中每74個并聯為一組，再將9組串聯為一層，最后串聯疊至11層構成。這將會大幅增加電池單體之間的不一致性（由于同一類型、規格的電池在電壓、內阻、容量等方面的參數值存在差別，使其在電動汽車上使用時，性能指標往往達不到單體電池的原有水平，嚴重影響其在電動汽車上的應用），導致單體溫度、電荷、電壓出現不平衡現象，引起個別電池過充、過放并產生靜電反應，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大的電池管理系統（BMS）來保證電池的絕對安全性。

        特斯拉電池管理系統是如何進行管理的？

        特斯拉電池管理系統BMS采用了主從架構，主控制器（BMU）負責高壓、絕緣檢測、高壓互鎖、接觸器控制、對外部通信等功能。從控制器（BMB）負責單體電壓、溫度檢測，并上報BMU。主控制器具備主副雙微型單片機（MCU）設計，副MCU可檢測主MCU工作狀態，一旦檢測其失效可獲取控制權限，進一步提高安全性。

        電池管理系統內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）在管道內部流動，帶走電池產生的熱量。特斯拉Model S用一個四通轉換閥實現了冷卻系統的串并聯切換。主要是為了根據工況選擇最優熱管理方式。當電池在低溫狀態下需要加熱時，電池能量管理系統檢測并發出指令，使得電機冷卻回路與電池冷卻回路串聯，從而使電機為電池加熱。當動力電池處于高溫時，電池能量管理系統同樣檢測并發出指令，使得電機冷卻回路與電池冷卻回路并聯，兩套冷卻系統獨立散熱。

         電池組中的每一個電池單體都連接著一個熱敏電阻以及一系列的光導纖維，同時將熱敏電阻連接到電池監控器，將光導纖維連接到光敏感應器。當某個電池單體溫度超過安全標準時，熱敏電阻將產生一個電信號，傳達至電池監控器，BMS發出指令，啟動電池冷凝系統，從而保證電池安全性能。當電池發生熱逃逸等現象時，將影響光導纖維中光束的傳輸，進而刺激光敏感應器，BMS發出相應信號進行熱度調節。而當汽車發生劇烈碰撞時，電池組與電機的能量傳輸路徑將被立即阻斷，電池組外保護層將保護電池組免受碰撞影響，從而避免發生劇烈爆炸。

         同時特斯拉自主研發單體電荷平衡系統，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，內置眾多電源開關，每個電源開關一端連接某個18650電池單體，另一端連接一個中型的集電器（單體電荷監控器）。當電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導致電量與其他電池不同時，集電器就會將能量在電池之間進行相互轉移，防止其電壓超過安全范圍而產生異變。

         當然國內也有較為先進的BMS廠商，如均勝電子旗下普瑞公司向寶馬i3純電動汽車提供電池管理系統，成為國內第一家向寶馬公司提供電池管理系統的汽車零部件企業，億能電子公司下BMS產品廣泛應用于國際性重大活動的純電動大巴。但對于汽車整車廠來說，也只有比亞迪電動汽車配套自己的電池及電池管理系統。以比亞迪秦為例，其電池管理系統除具備基本的電池能量管理、電池熱管理功能外，也具有電池單體自動均衡功能，這些技術都達到了世界領先水平。但是特斯拉BMS控制著8000多個電池，而比亞迪BMS(以純電動車汽車E6為例)只控制著區區100多個電池，這其中的技術差距還是較為明顯的。

         傳統汽車企業沉積多年造車經驗，但分身乏術，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在賦予產品更多科技色彩的同時，由于其造車經驗的單薄，還難以避免瑕疵。特斯拉的技術團隊偏重電子、電工方向，所以其開發電池管理系統難度遠低于開發電池(偏向材料、化學)或者底盤(偏向機械)。當然我們要正視國內電池管理系統BMS廠商與特斯拉的差距，國家現在大力發展新能源車，主要是希望純電動車能盡快達到國際汽車先進水平，國內電動汽車想要實現彎道超車，電池管理技術BMS必須更上一層樓。