专业解析比亚迪和特斯拉的电动汽车电池差距在哪里

(原)ehftlov

日益枯竭的石油资源和环境污染的大背景下，电动汽车进入了快速发展时期,但由于电动汽车的成本高、电池循环寿命短、续航里程短等问题，也制约着电动汽车进一步大规模推广。各大汽车厂商也抓紧了新能源汽车的研究力度，经过多年的技术积累，以特斯拉为首的充电式纯电动汽车已经不是“新鲜玩意”。但是能做到特斯拉model S百公里加速2.7秒媲美超级跑车、续航里程632公里，已经超过传统家用汽油车，并且大规模投入生产销售的厂商。


众所周知，电动车的核心技术在于电池，然而特斯拉本身并不生产电池，其电池由日本松下厂商提供。那么特斯拉到底凭借着什么优势一次次地在新能源汽车领域创造奇迹呢？很大的原因在于，特斯拉有着世界上最顶级的电池管理系统（BMS）。
什么是电池管理系统？
电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），电动汽车电池管理系统（BMS）是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。


什么样的电池造就了特斯拉？
在介绍特斯拉BMS之前，我们先了解它所采用的松下三元材料18650型号（镍钴铝酸锂）电池。作为动力输出的后盾，电池对电动汽车的作用不言而喻。由于本身性能较稳定、安全系数较高且可循环充电次数多，磷酸铁锂电池是目前市场上动力电池的首选，如雪佛兰Volt、日产Leaf、比亚迪E6等等。与现在电动车电池的主流趋势不同，特斯拉是唯一直接采用18650型锂离子电池的厂商，与磷酸铁锂电池相比，这种电池虽然技术较为成熟，功率高、能量密度大、且一致性较高（也就解释了下图Model S电池能量密度远超其他车型），但同样这种电池安全系数较低，热特性和电特性较差，成本也相对较高。

特斯拉Model S拥有7000多个18650型电池单体，其中每74个并联为一组，再将9组串联为一层，最后串联叠至11层构成。这将会大幅增加电池单体之间的不一致性（由于同一类型、规格的电池在电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别，使其在电动汽车上使用时，性能指标往往达不到单体电池的原有水平，严重影响其在电动汽车上的应用），导致单体温度、电荷、电压出现不平衡现象，引起个别电池过充、过放并产生静电反应，从而降低电池组寿命以及安全性，这就使得特斯拉必须拥有强大的电池管理系统（BMS）来保证电池的绝对安全性。

特斯拉电池管理系统是如何进行管理的？

特斯拉电池管理系统BMS采用了主从架构，主控制器（BMU）负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外部通信等功能。从控制器（BMB）负责单体电压、温度检测，并上报BMU。主控制器具备主副双微型单片机（MCU）设计，副MCU可检测主MCU工作状态，一旦检测其失效可获取控制权限，进一步提高安全性。

电池管理系统内的冷却管道曲折布置在电池间，冷却液（50%水与50%乙二醇混合物）在管道内部流动，带走电池产生的热量。特斯拉Model S用一个四通转换阀实现了冷却系统的串并联切换。主要是为了根据工况选择最优热管理方式。当电池在低温状态下需要加热时，电池能量管理系统检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路串联，从而使电机为电池加热。当动力电池处于高温时，电池能量管理系统同样检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路并联，两套冷却系统独立散热。

电池组中的每一个电池单体都连接着一个热敏电阻以及一系列的光导纤维，同时将热敏电阻连接到电池监控器，将光导纤维连接到光敏感应器。当某个电池单体温度超过安全标准时，热敏电阻将产生一个电信号，传达至电池监控器，BMS发出指令，启动电池冷凝系统，从而保证电池安全性能。当电池发生热逃逸等现象时，将影响光导纤维中光束的传输，进而刺激光敏感应器，BMS发出相应信号进行热度调节。而当汽车发生剧烈碰撞时，电池组与电机的能量传输路径将被立即阻断，电池组外保护层将保护电池组免受碰撞影响，从而避免发生剧烈爆炸。

同时特斯拉自主研发单体电荷平衡系统，可有效排除故障单体，保证整车安全性能。电池组尾部安装有印刷电路板，内置众多电源开关，每个电源开关一端连接某个18650电池单体，另一端连接一个中型的集电器（单体电荷监控器）。当电池组中某一电池因过充、过放、温度过高导致电量与其他电池不同时，集电器就会将能量在电池之间进行相互转移，防止其电压超过安全范围而产生异变。

当然国内也有较为先进的BMS厂商，如均胜电子旗下普瑞公司向宝马i3纯电动汽车提供电池管理系统，成为国内第一家向宝马公司提供电池管理系统的汽车零部件企业，亿能电子公司下BMS产品广泛应用于国际性重大活动的纯电动大巴。但对于汽车整车厂来说，也只有比亚迪电动汽车配套自己的电池及电池管理系统。以比亚迪秦为例，其电池管理系统除具备基本的电池能量管理、电池热管理功能外，也具有电池单体自动均衡功能，这些技术都达到了世界领先水平。但是特斯拉BMS控制着8000多个电池，而比亚迪BMS(以纯电动车汽车E6为例)只控制着区区100多个电池，这其中的技术差距还是较为明显的。

传统汽车企业沉积多年造车经验，但分身乏术，不能投入太多精力于新能源汽车；专注于新能源汽车的企业在赋予产品更多科技色彩的同时，由于其造车经验的单薄，还难以避免瑕疵。特斯拉的技术团队偏重电子、电工方向，所以其开发电池管理系统难度远低于开发电池(偏向材料、化学)或者底盘(偏向机械)。当然我们要正视国内电池管理系统BMS厂商与特斯拉的差距，国家现在大力发展新能源车，主要是希望纯电动车能尽快达到国际汽车先进水平，国内电动汽车想要实现弯道超车，电池管理技术BMS必须更上一层楼。

(原)宝二爷

特斯拉的控制器也是一绝，比亚迪有差距。

大老鷹

文中提到特斯拉各项技术水平超越传统汽车厂是很大的错误，
即使特斯拉的BMS目前很牛，但是传统车厂不一定要走相同的道路，
以最终的结果来说传统车厂也可以做得很完美。
而且传统汽车厂早就有能力造电动车，而且许多大厂自动驾驶技术也比特斯拉强，
当传统汽车确定要投入电动车时很快就会出现庞大的销售量，这从BMW电动车就可以看出来。
问题只在于最终会有多少汽车厂关门，因为电动车的维修需求远比传统汽车少，
多数汽车厂将无法继续赚取庞大的售后维修利润。


技术水平高与实用性是两回事。
如果特斯拉的电芯真的那么稳定，需要用到如此复杂与高成本的方案吗？
越复杂故障率只会越高。

比亚迪的系统只需管理一百多颗电池，特斯拉的系统要管理七八千颗电池，到底谁比较聪明？
也难怪比亚迪2016年的纯利润已经达到5%，而特斯拉的亏损却是扩大当中，
特斯拉的亏损还是刻意采用非美国标准计算公式来掩饰，否则更难看。
马斯克的确是个技术控，但更是一个炒股高手，
但是国际间已经有许多分析师认为最终可能成为诈骗集团首脑。

(原)宝二爷

比亚迪是大单体，而且是磷酸铁锰锂，热崩溃的危险小些，管理系统简单些。但是一致性没有三元好。

yang9845

大老鷹 发表于 2017-5-8 10:02
文中提到特斯拉各项技术水平超越传统汽车厂是很大的错误，
即使特斯拉的BMS目前很牛，但是传统车厂不一定 ...

一个伟大公司给你说成什么了，特斯拉主要是汽车赚钱补贴航天，人家要到火星安家，人家真的不图赚钱，确实是为人类谋福，去火星这项目跟赚钱就没多大关系，就算能赚钱，也是几十上百年以后的事。。。。。。

大老鷹

宝二爷 发表于 2017-5-8 10:28
比亚迪是大单体，而且是磷酸铁锰锂，热崩溃的危险小些，管理系统简单些。但是一致性没有三元好。

有个两米宽的深沟，放一块厚木板可以其实是可以安全走过去的，
但是特斯拉选择跑步并空翻转体三圈越过去，
如果要说这技术人人可以做到是不可能的，
要说所有体操选手都做不到卻显得夸大了这个技术难度。

特斯拉的电池管理系统确实复杂，
但是复杂代表每个细节都是高难度，是技术上的创新，
其他厂商想不到也做不出来？
这就真的未必。

清风对饮

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(原)tassadar

特斯拉的bms的确是牛，不过只是被逼的，谁叫它自己不会做电池。技术高不等于好用。
比亚迪的电池是自己做的，自己明白要搞什么，所以它没有必要花钱在bms身上，这个就是立足点的不同。
小单体和大单体上到底谁有优势，这个结论还要再过几年才能分个胜负。
小单体适合大功率使用，大单体适合低成本选择，这个2者都应用得很好。
特斯拉因为功率大，所以散热要注意，也等同的必须要用小单体，这个是没有办法的，另外18650是当年规格最多的电池，所以特斯拉也就只能用这个，也是被逼的。
反观比亚迪，本来就是个做电池的，电池自然没有问题，但是做车就真的没什么道道了。
80%的特斯拉电量只跑出人家的57%里程，在降阻，能量控制，车身结构方面远没有到达成熟的地步，简单说就是个能用的车而已。这里要声明1点，高配的比亚迪E6和乞丐版的特斯拉其实在税前价格其实很接近的。这个就是成本控制的差别了。
单单从性能上讲，比亚迪要追上特斯拉整体设计至少要15年。但是特斯拉现在就是缺个比亚迪级别的电池生产厂而已。因为中国关税和政策保护，所以比亚迪还是有机会出头的。