鉅大LARGE | 點擊量：1429次 | 2021年10月13日
揭秘特斯拉是如何管理7千多節電池
單就電池管理系統技術的水平來說，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18650電池，它是如何管理這么龐大數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技術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)，公司根據電氣工程師和物理學家尼古拉˙特斯拉(可見國外對工程技術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并研發出了第一輛續航能力達到320公里以上的純電動跑車。保持長續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。早先特斯拉技術路線定位為把單節鋰離子電池的容量做大，但因為太依賴技術原理性的突破，因此進展并不理想。所以后來只能尋求別的辦法，也就是現在眾所周知的多節電池組合成塊，塊再繼續組合成整塊車用電池。單節電池的容量沒有新增要保證長續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電池時，以單節$2的價格供貨(這在當時是低于松下單節電池的成本價的)，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。
2.特斯拉為何要搞這么復雜的電池控制系統?
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，安全性就不能保證。這也是大多數廠商無論電力車，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。設置傳感器，感知每塊電池的工作狀態和溫度情況，由電池控制系統進行控制。防止出現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多節電池
現就特斯拉的MODELS來看，整車一共有16塊電池組，每塊電池組共有444節電池(每74節并聯成一組，整塊電池板由6組電池串聯而成)。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的，電路板上使用了大量的電阻和電容進行信號調理，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雜的多，其復雜的地方應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電池的監控和筆記本電腦10節左右的電池監控不在一個數量級上。這樣特斯拉把電池用軟件實時監控起來，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，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同等重量下的其他電池更強的續航能力，而特斯拉先進的電池管理系統又保證了電池的安全性。但是近來發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，比亞迪更少關注電池系統的管理更側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積累，不像特斯拉那樣處處制肘于松下電池。那么電池技術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，96塊電池與7000節電池比較可以看出，兩者之間電池管理系統的要求不在一個數量級上。所以比亞迪電動汽車電池管理系統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的發展有什么啟示
筆者拿出比亞迪與特斯拉的電池管理系統比較，并不是要評出優劣，這是技術選擇的兩方面，就現今狀況下，很難說出孰優孰劣。電池管理技術在我國在廣受關注，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，同時在另一領域電池管理技術也非常的成熟，那么長續航高速的電動汽車就不遠了!
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