TESLA的三級(jí)電池管理系統(tǒng) 造就世界第一電動(dòng)跑車

TESLA的三級(jí)電池管理系統(tǒng)造就世界第一電動(dòng)跑車10月27日澳洲當(dāng)?shù)嘏e辦的第10屆GlobalGreenChallenge全球綠能大挑戰(zhàn)，在車事環(huán)保挑戰(zhàn)賽當(dāng)中，一臺(tái)TeslaRoadster以單次充電的前提，創(chuàng)造501公里之航行距離，打破了世界量產(chǎn)電動(dòng)車紀(jì)錄。寫下此紀(jì)錄的駕駛SimonHackett,即為此臺(tái)耀眼紅色TeslaRoadster的擁有者。2004年2月，經(jīng)過(guò)兩個(gè)小時(shí)的面談，穆斯克同意向Tesla公司投資630萬(wàn)美元。他將擔(dān)任該公司的董事長(zhǎng)，艾伯哈德則是CEO。當(dāng)然迄今為止，穆斯克向TESLA的投資已經(jīng)超過(guò)了5000萬(wàn)美金，除此之外，他還趕走了艾伯哈德，這是后話。從某種程度來(lái)看，這對(duì)搭檔選擇的時(shí)機(jī)恰到好處。Tesla公司生產(chǎn)汽車時(shí)，適逢汽油價(jià)格以及人們對(duì)全球變暖的擔(dān)心都達(dá)到了前所未有的高點(diǎn)。所有將電動(dòng)汽車計(jì)劃束之高閣的汽車生產(chǎn)商都重又啟動(dòng)了這些項(xiàng)目。日產(chǎn)（Nissan）、三菱（Mitsubishi）、戴姆勒（Daimler）、斯巴魯（Subaru）及FiskerAutomotive等規(guī)模相對(duì)較小的公司均全力以赴開發(fā)新車型一其中有些是全電動(dòng)汽車，還有一些則超出了電動(dòng)汽車的范圍一但是，這些汽車全都得到2009年至2013年才能面市。通用汽車的鮑伯盧茨（BobLutz）甚至把本公司重新啟動(dòng)該計(jì)劃歸功于Tesla?！叭绻患夜韫鹊男屡d公司能夠解決這個(gè)復(fù)雜的難題，”他對(duì)《新聞周刊》（Newsweek）說(shuō)，“那么就沒有什么人可以跟我說(shuō)它是不可行的?！敝链耍琓esla公司有了資金、商業(yè)計(jì)劃書，甚至還有了汽車底盤。第一輛被命名為Roadster的Tesla汽車車型將在蓮花公司（Lotus）的Elise跑車基礎(chǔ)上完成，這款售價(jià)4.5萬(wàn)美元的跑車以玻璃纖維做車身。蓮花公司生產(chǎn)速度快、重量輕的汽車，除此之外它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它是唯 家把Tesla放在眼里的跑車生產(chǎn)商。當(dāng)艾伯哈德因?yàn)樯a(chǎn)Roadster的計(jì)劃得到落實(shí)而興奮不已時(shí)，穆斯克卻有了更宏偉的想法，他想打造第二個(gè)通用汽車?！钡荰esla的研發(fā)卻是坎坷不斷，叢汽油車轉(zhuǎn)入純電動(dòng)車并非一般人所想象的那樣簡(jiǎn)單，電池包的冷卻系統(tǒng)就是一個(gè)極大的問(wèn)題，TeslaRoadster的電池采購(gòu)自日本三洋，這是世界上最早生產(chǎn)鋰離子電池的公司之一，但是盡管如此，仍然沒有人敢保證這些電池會(huì)不出問(wèn)題，在2006年，索尼產(chǎn)的筆記本電腦用鋰離子電池發(fā)生了爆炸事件，全球召回?cái)?shù)百萬(wàn)塊。要知道每個(gè)筆記本電腦的電池僅包括數(shù)節(jié)鋰電池單元，而每輛TeslaRoadster的電池包包括6831節(jié)18650型鋰電池，如此巨大數(shù)目的電池一旦使用不當(dāng)，將會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的后果。筆記本電腦著火了是燒不死人也電不死人的，但是對(duì)于Tesla的電池包而言就完全不同了，能買得起TeslaRoadster的人都是非富既貴，也就是說(shuō)，Tesla不能出一丁點(diǎn)的差錯(cuò)。數(shù)百名工程人員數(shù)年的努力最終得到了回報(bào)，他們研制出了一個(gè)巨大的電池包（見下圖），它具有世界上最先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)，液體冷卻系統(tǒng)，主動(dòng)和被動(dòng)安全設(shè)施，除了電池之外，這套系統(tǒng)的價(jià)格本身已經(jīng)相當(dāng)高昂（傳言高于20000美金）。

整個(gè)電池包重450kg,儲(chǔ)能53kWh,電壓375V?？梢允沟肨eslaRoadster續(xù)航300km,百公里加速僅需3.9秒。與現(xiàn)在電動(dòng)車電池的主流趨勢(shì)不同，TeslaRoadster乃是唯——家直接采用18650型鋰離子電池的公司，簡(jiǎn)單的說(shuō)，Tesla采用的就是家用筆記本電腦中的鋰電池，只不過(guò)Tesla需要6831節(jié)18650型鋰電池。普通家用筆記本電腦只要7?8節(jié)。目前的電動(dòng)汽車主流電池開發(fā)商均在開發(fā)和嘗試使用較大的電池，而Tesla偏偏選擇了最傳統(tǒng)的容量?jī)H為2Ah左右的18650型電池，這也是有原因的，首先，Tesla選擇的是業(yè)界最著名的日本Sanyo的電池，在電池的一致性上做到了最好，其次，傳統(tǒng)的18650型鋰離子電池已經(jīng)有十幾年的生產(chǎn)歷史，屬于比較成熟的技術(shù)，而目前許多剛剛開發(fā)出來(lái)的大容量方型電池，僅僅屬于實(shí)驗(yàn)型產(chǎn)品，并未有過(guò)量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并不能達(dá)到成熟階段，這樣，在工業(yè)積累上而言，Tesla選擇了比較成熟的產(chǎn)品而非新開發(fā)的產(chǎn)品，最后，18650型容量較小，一旦某一節(jié)或幾節(jié)單電池起火爆炸，也不至于造成多么嚴(yán)重的后果，而如果是容量很大的電池，一節(jié)電池出問(wèn)題就有可能造成嚴(yán)重后果。當(dāng)然，Tesla的選擇也需要付出相應(yīng)的代價(jià)，6831節(jié)電池想要完美的進(jìn)行管理幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)，但是Tesla最終還是基本上做到了，Tesla采用的策略也是非常獨(dú)特，采用分層次管理的辦法：69節(jié)電池構(gòu)成一個(gè)Brick，每個(gè)Brick中的電池全部并聯(lián)9個(gè)Brick構(gòu)成一個(gè)Sheet,每個(gè)Sheet中的9個(gè)Brick串聯(lián)11個(gè)Sheet再串聯(lián)，構(gòu)成整個(gè)電池包可以計(jì)算一下：69x9x11=6831，正好。整個(gè)電池包的輸出電壓為375V。電池包中，Sheet是最小的可以更換的單元，也就是說(shuō)，如果某節(jié)電池出問(wèn)題需要更換，只能將包含這節(jié)電池的Sheet進(jìn)行更換。但是僅僅有這些層次還不夠，對(duì)于每一個(gè)層次都要進(jìn)行監(jiān)控，于是：每個(gè)18650電池單元的兩段均設(shè)置有保險(xiǎn)絲，一旦電池過(guò)熱或者電流過(guò)大則立刻融斷，斷開輸出。每個(gè)Brick的兩端均設(shè)置有保險(xiǎn)絲，一旦Brick電流輸出過(guò)大則立刻融斷。每個(gè)Sheet的兩端同樣設(shè)置有保險(xiǎn)絲，一旦Sheet電流過(guò)大則立刻融斷。僅僅有保險(xiǎn)絲還是不夠，于是：在每個(gè)Sheet的層面上，均設(shè)置有BMB(BatteryMonitorboard)即電池監(jiān)控板，用以監(jiān)控Sheet內(nèi)的每個(gè)Brick的電壓，溫度以及整個(gè)Sheet的輸出電壓。在這個(gè)電池包的層面上，設(shè)置有BSM(BatterySystemMonitor),用以監(jiān)控整個(gè)電池包的工作環(huán)境。包括電池包的電流，電壓，溫度，濕度，方位，煙霧等。在整車層面，設(shè)置有VSM(VehicleSystemMonitor)用以監(jiān)控BSM69節(jié)電池構(gòu)成一個(gè)Brick，每個(gè)Brick中的電池全部并聯(lián)9個(gè)Brick構(gòu)成一個(gè)Sheet,每個(gè)Sheet中的9個(gè)Brick串聯(lián)11個(gè)Sheet再串聯(lián)，構(gòu)成整個(gè)電池包特斯拉汽車公司在其主頁(yè)上登載的白皮書中，明確解釋了在TeslaRoadster上采用消費(fèi)類產(chǎn)品用18650型鋰離子電池的理由。其理由如下：過(guò)去15年多的時(shí)間里消費(fèi)類產(chǎn)品所積累的先進(jìn)技術(shù)能夠應(yīng)用于車載電池領(lǐng)域。消費(fèi)類產(chǎn)品可在推動(dòng)需求、降低成本的同時(shí)提高能源密度