日益枯竭的石油資源和環(huán)境污染的大背景下，電動汽車進入了快速發(fā)展時期,但由于電動汽車的成本高、電池循環(huán)壽命短、續(xù)航里程短等問題，也制約著電動汽車進一步大規(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)過多年的技術(shù)積累，以特斯拉為首的充電式純電動汽車已經(jīng)不是“新鮮玩意”。但是能做到特斯拉model S百公里加速2.7秒媲美超級跑車、續(xù)航里程632公里，已經(jīng)超過傳統(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），電動汽車電池管理系統(tǒng)（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(shù)實時監(jiān)測；電池狀態(tài)估計；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（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(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上動力電池的首選，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(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(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，使其在電動汽車上使用時，性能指標(biāo)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(yīng)用），導(dǎo)致單體溫度、電荷、電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，引起個別電池過充、過放并產(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大的電池管理系統(tǒng)（BMS）來保證電池的絕對安全性。

        特斯拉電池管理系統(tǒng)是如何進行管理的？

        特斯拉電池管理系統(tǒng)BMS采用了主從架構(gòu)，主控制器（BMU）負責(zé)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(zé)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(shè)計，副MCU可檢測主MCU工作狀態(tài)，一旦檢測其失效可獲取控制權(quán)限，進一步提高安全性。

        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，帶走電池產(chǎn)生的熱量。特斯拉Model S用一個四通轉(zhuǎn)換閥實現(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，電池能量管理系統(tǒng)檢測并發(fā)出指令，使得電機冷卻回路與電池冷卻回路串聯(lián)，從而使電機為電池加熱。當(dāng)動力電池處于高溫時，電池能量管理系統(tǒng)同樣檢測并發(fā)出指令，使得電機冷卻回路與電池冷卻回路并聯(lián)，兩套冷卻系統(tǒng)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(dǎo)纖維，同時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)某個電池單體溫度超過安全標(biāo)準(zhǔn)時，熱敏電阻將產(chǎn)生一個電信號，傳達至電池監(jiān)控器，BMS發(fā)出指令，啟動電池冷凝系統(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，將影響光導(dǎo)纖維中光束的傳輸，進而刺激光敏感應(yīng)器，BMS發(fā)出相應(yīng)信號進行熱度調(diào)節(jié)。而當(dāng)汽車發(fā)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(fā)生劇烈爆炸。

         同時特斯拉自主研發(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)置眾多電源開關(guān)，每個電源開關(guān)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(jiān)控器）。當(dāng)電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導(dǎo)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(zhuǎn)移，防止其電壓超過安全范圍而產(chǎn)生異變。

         當(dāng)然國內(nèi)也有較為先進的BMS廠商，如均勝電子旗下普瑞公司向?qū)汃Ri3純電動汽車提供電池管理系統(tǒng)，成為國內(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(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芡猓�也具有電池單體自動均衡功能，這些技術(shù)都達到了世界領(lǐng)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(qū)區(qū)100多個電池，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，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，由于其造車經(jīng)驗的單薄，還難以避免瑕疵。特斯拉的技術(shù)團隊偏重電子、電工方向，所以其開發(fā)電池管理系統(tǒng)難度遠低于開發(fā)電池(偏向材料、化學(xué))或者底盤(偏向機械)。當(dāng)然我們要正視國內(nèi)電池管理系統(tǒng)BMS廠商與特斯拉的差距，國家現(xiàn)在大力發(fā)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(nèi)電動汽車想要實現(xiàn)彎道超車，電池管理技術(shù)BMS必須更上一層樓。