2008-2013年期間Tesla所申請(qǐng)的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)大都與電池安全控制系統(tǒng)相關(guān)，包括電池冷卻系統(tǒng)，安全系統(tǒng)，電荷平衡系統(tǒng)等。截止到2013年3月底Tesla所申請(qǐng)的此類(lèi)專(zhuān)利數(shù)量達(dá)142項(xiàng)，另有258項(xiàng)專(zhuān)利正在審核過(guò)程之中。

除了電池管理系統(tǒng)以外，Tesla在電機(jī)和電控方面還有一些獨(dú)創(chuàng)性的技術(shù)。Tesla汽車(chē)所用電動(dòng)機(jī)為自主研發(fā)的三相感應(yīng)電機(jī)，擁有最優(yōu)化的纏繞線(xiàn)性，能夠最大限度的減少阻力以及能量損耗。電機(jī)能量使用效率低，降低了高容量電池組所帶來(lái)的的動(dòng)力性能優(yōu)勢(shì)，需要強(qiáng)大的動(dòng)力系統(tǒng)配備智能化的能量管理軟件將各個(gè)電池單體的電流數(shù)字化并將電池組電能有效轉(zhuǎn)換為汽車(chē)動(dòng)能，提高能量利用效率。

變速箱為單極變速系統(tǒng)，能夠?qū)⒔涣鞲袘?yīng)電機(jī)所產(chǎn)生的扭矩與車(chē)速進(jìn)行最優(yōu)化的匹配，相比傳統(tǒng)的汽油變速箱具有更好的加速運(yùn)動(dòng)特性。另外Tesla汽車(chē)上安裝了較為完善的軟、硬件系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)變頻器、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)以及充電系統(tǒng)，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的扭矩以及電池組的能量傳輸過(guò)程，是整個(gè)汽車(chē)機(jī)體的能量控制系統(tǒng)。通過(guò)一個(gè)高性能的數(shù)字信號(hào)處理器可以將汽車(chē)制動(dòng)、剎車(chē)、加速、減速等要求轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，從而控制轉(zhuǎn)動(dòng)變頻器將電池組的直流電與交流電相互轉(zhuǎn)換以帶動(dòng)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的汽車(chē)動(dòng)力，同樣通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)變頻器可以將再生制動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的的交流電轉(zhuǎn)換為直流電以完成充放電過(guò)程。

1.特斯拉的解決方案：小電池+BMS

Tesla 的電池采用的是松下的三元材料（鎳鈷鋁酸鋰），用的是比較成熟的18650型號(hào)（松下這種電池普遍用于筆記本之中）。與現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)電池的主流趨勢(shì)不同，Tesla是唯一一家直接采用18650型鋰離子電池的公司，其他的電動(dòng)車(chē)都用的是大電池。只不過(guò)Tesla需要7000多節(jié)18650型鋰電池。普通家用筆記本電腦只要7~8節(jié)。

Tesla采用小電池的理由在于：

工藝成熟。過(guò)去15年多的時(shí)間里消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品所積累的先進(jìn)技術(shù)能夠應(yīng)用于車(chē)載電池領(lǐng)域，消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品可在推動(dòng)需求、降低成本的同時(shí)提高能源密度。而目前許多剛剛開(kāi)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。松下是全球電池技術(shù)和規(guī)模最大的企業(yè)之一，產(chǎn)品缺陷最少，由于規(guī)模較大，也便于從中挑選出一致性好的電池。

性?xún)r(jià)比高。ModelS 85kWh車(chē)型電池動(dòng)力系統(tǒng)總成本3萬(wàn)美元左右，單位儲(chǔ)能成本400美元/kWh左右，是其他電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能成本的一半左右。18650電池的生產(chǎn)商眾多，使得下游企業(yè)對(duì)上游廠(chǎng)商有較強(qiáng)的議價(jià)能力，電池的成本可以得到控制。而隨著電子消費(fèi)類(lèi)用品的普及，18650價(jià)格也會(huì)繼續(xù)下滑，特斯拉亦可從側(cè)面受益。

安全性能可控。每個(gè)電池單元的尺寸小，可每個(gè)單元的能量可控制在較小的范圍，與使用大尺寸電池單元時(shí)相比，即使電池組的某個(gè)單元發(fā)生故障，也能降低故障帶來(lái)的影響。

但是將眾多（7000多個(gè)）的小電池單體組成電池組，將會(huì)大幅增加電池單體之間的不一致性，導(dǎo)致單體溫度、電荷、電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，引起個(gè)別電池過(guò)充、過(guò)放并產(chǎn)生靜電反應(yīng)，從而降低電池組壽命以及安全性。

2. 核心技術(shù)：電池管理系統(tǒng)

這就是Tesla的核心技術(shù)—電池管理系統(tǒng)。Elon musk本身是學(xué)物理出身，又在硅谷招聘了上百名工程師，這是它技術(shù)領(lǐng)先的根本原因。Tesla建立電池檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)信息中心對(duì)18650對(duì)其溫度進(jìn)行智能監(jiān)控。

2.1電池檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室：源頭增加鋰電池單體一致性

因標(biāo)準(zhǔn)18650電池單體容量較?。s10.4wh），Tesla Model S 85kWh版電動(dòng)汽車(chē)就需要8000多顆電池單體。如此眾多的電池單體所組成電池組，會(huì)大幅增加單體之間的不一致性，容易導(dǎo)致個(gè)別單體過(guò)充、過(guò)放并產(chǎn)生靜電反應(yīng)從而降低電池組壽命并產(chǎn)生安全隱患，從而對(duì)單體的一致性檢測(cè)提出極高的要求。

Tesla擁有一個(gè)獨(dú)立的鋰電池監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室并依據(jù)鋰電池單體化學(xué)性能、形狀系數(shù)建立了一個(gè)完備的數(shù)據(jù)信息中心，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室以及數(shù)據(jù)中心將電池供應(yīng)商Sanyo所提供的18650電池進(jìn)行嚴(yán)格的性能測(cè)試以及一致性篩選，主要關(guān)注指標(biāo)包括：?jiǎn)误w容量大小，儲(chǔ)能持久性、功率輸出大小、電壓上下限等。其中一致性、安全性較好的電池作為電池組備用電池，從而在根本上保證電池組功率傳導(dǎo)的穩(wěn)定性以及持久性。

2.2電荷平衡系統(tǒng)：有效排除18650故障單體

每個(gè)鋰電池單體都有一個(gè)電壓上限和下限，電池在此范圍內(nèi)可正常工作，但一旦單體電壓接近這一限值其化學(xué)性能將發(fā)生突變，必須立即停止放電或充電，否則電池將會(huì)受到不可逆的損壞，將會(huì)大幅增加電池的自放電率、產(chǎn)生靜電反應(yīng)進(jìn)而引起爆炸。

眾多電池單體所組成的電池組大大增加了單體之間的不一致性，導(dǎo)致電池電壓的安全范圍各不相同，安全性大幅降低。為此Tesla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(chē)安全性能。Tesla電池組尾部安裝有印刷電路板，內(nèi)置眾多電源開(kāi)關(guān)，每個(gè)電源開(kāi)關(guān)一端連接某個(gè)18650電池單體，另一端連接一個(gè)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(guò)充、過(guò)放、溫度過(guò)高導(dǎo)致電量與其他電池不同時(shí)，集電器就會(huì)將能量在電池之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移，防止其電壓超過(guò)安全范圍而產(chǎn)生異變。而當(dāng)該電池真的產(chǎn)生異變時(shí)，電子集成器將控制電路板上相對(duì)應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)彈開(kāi)，從而將此電池單體隔離，避免產(chǎn)生靜電反應(yīng)而引起爆炸。

2.3鋰電池溫度管理系統(tǒng)：提升整車(chē)安全性能

Tesla高達(dá)60kWh、85kWh的電池組容量使其運(yùn)行過(guò)程中將會(huì)釋放更多的熱量，從而加大了電池組溫度過(guò)高引起爆炸的概率，這是Tesla電池管理系統(tǒng)解決的最為核心的問(wèn)題之一。

電池組溫度檢測(cè)系統(tǒng)—智能溫度監(jiān)測(cè)

電動(dòng)汽車(chē)安全性能主要體現(xiàn)在對(duì)電池組溫度以及電流的控制上，尤其對(duì)于大容量的電池模組，當(dāng)電池組過(guò)充、過(guò)放、碰撞以及運(yùn)行過(guò)程中電池過(guò)度發(fā)熱都會(huì)引發(fā)電池組溫度過(guò)高而引發(fā)爆炸。

Tesla汽車(chē)電池組中的每一個(gè)電池單體都連接著一個(gè)熱敏電阻以及一系列的光導(dǎo)纖維，同時(shí)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(gè)電池單體溫度超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，熱敏電阻將產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)傳達(dá)至電池監(jiān)控器以便啟動(dòng)電池冷凝系統(tǒng)保證電池安全性能。當(dāng)電池發(fā)生熱逃逸等現(xiàn)象時(shí)，將影響光導(dǎo)纖維中光束的傳輸，進(jìn)而刺激光敏感應(yīng)器發(fā)出相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行熱度調(diào)節(jié)。而當(dāng)汽車(chē)發(fā)生劇烈碰撞時(shí)，電池組與電機(jī)的能量傳輸路徑將被立即阻斷，電池組外保護(hù)層將保護(hù)電池組免受碰撞影響，從而避免發(fā)生劇烈爆炸。

電池組液體冷凝系統(tǒng)—實(shí)時(shí)溫度控制

Tesla自主研發(fā)的機(jī)體液體冷凝系統(tǒng)為雙模式冷卻系統(tǒng)，其中第一層冷卻回路專(zhuān)門(mén)為電池組降溫，電池回路將電池組與冷卻泵相連接，回路中充滿(mǎn)了冷卻劑，且延伸多個(gè)冷卻管覆蓋至每個(gè)電池單體。第一層冷卻回路將控?zé)嵯到y(tǒng)，通風(fēng)設(shè)備以及其他散熱裝置與電池組熱量管理系統(tǒng)連接起來(lái)，從而保證每個(gè)電池單體溫度低于其安全值以下，保證其散熱性以及安全性能。第二層冷卻回路包括第二冷卻儲(chǔ)液罐并與至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行熱交換，并立于第一個(gè)冷卻回路，保證電池組冷卻系統(tǒng)的獨(dú)立性。

Tesla公司承諾為T(mén)esla ModelS電池組提供8年或是10萬(wàn)英里的質(zhì)量保證，其汽車(chē)其他部件提供4年或是5萬(wàn)英里的質(zhì)量保證。最近更是推出一項(xiàng)免費(fèi)服務(wù)計(jì)劃，特斯拉將為因保養(yǎng)不善而遭到損耗的電池組提供保修，并將為客戶(hù)免費(fèi)更換相同質(zhì)量或性能更好的電池，其電池組質(zhì)量可見(jiàn)一斑。

特斯拉387相專(zhuān)利清單

特斯拉公開(kāi)專(zhuān)利已經(jīng)過(guò)去好幾年了，2014年的一天，牛人馬斯克在Tesla網(wǎng)站上發(fā)布了一封公開(kāi)信，宣布將免費(fèi)公開(kāi)其所有專(zhuān)利。特斯拉的專(zhuān)利，涉及到電動(dòng)汽車(chē)綜合控制；電機(jī)控制制造及優(yōu)化；電池單體技術(shù)、成組技術(shù)、均衡優(yōu)化及壽命管理；整車(chē)系統(tǒng)控制；熱失控探測(cè)報(bào)警；多種電源配合應(yīng)用技術(shù)；防止過(guò)充過(guò)放和其他電池濫用技術(shù)；高壓電氣連接及高壓安全技術(shù)等等，幾乎我們遇到的，實(shí)際上特斯拉在專(zhuān)利中都有所闡述。特斯拉公開(kāi)的專(zhuān)利，包含不同專(zhuān)利類(lèi)型，至今一共387相。專(zhuān)利名稱(chēng)和專(zhuān)利號(hào)，詳見(jiàn)下表。

特斯拉發(fā)布新電池專(zhuān)利：冗余電池管理系統(tǒng)

特斯拉發(fā)布一項(xiàng)新電池技術(shù)，打造一款強(qiáng)大、動(dòng)態(tài)化的電池管理系統(tǒng)。特斯拉表示，該款電池管理系統(tǒng)可提供冗余通信路徑，主機(jī)可實(shí)現(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針串聯(lián)客戶(hù)端的通信。此外，該系統(tǒng)或可實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)冗余，提升新一代蓄電池組的可靠性。

特斯拉的電池專(zhuān)利是一款冗余電池管理系統(tǒng)，有一款客戶(hù)端及多信道、雙向、菊鏈?zhǔn)剑╠aisy-chained）通信回路構(gòu)成，特斯拉還羅列了在電池管理系統(tǒng)中識(shí)別故障位置的方法。特斯拉表示，電池管理系統(tǒng)可能包括一個(gè)主機(jī)端（例如：管控系統(tǒng)的微控制器）及客戶(hù)端（管控系統(tǒng)內(nèi)電池電芯的電池管理集成電路）。

Model 3 2018款 基本型電池管理系統(tǒng)菊鏈?zhǔn)交芈返脑頌椋褐鳈C(jī)和各客戶(hù)端（host and each client）可利用菊鏈?zhǔn)絺鬏斅窂交芈穼?shí)現(xiàn)指令的通信及響應(yīng)，該菊鏈?zhǔn)交芈房赡馨ㄒ唤M線(xiàn)路，后者可傳輸電信號(hào)。菊鏈?zhǔn)交芈愤€能將主機(jī)接口連接到各串聯(lián)客戶(hù)端接口，從而實(shí)現(xiàn)依序通信，可實(shí)現(xiàn)鏈路內(nèi)的單信道或多信道通信。

特斯拉表示，電池管理系統(tǒng)可能包括一個(gè)主機(jī)端（例如：管控系統(tǒng)的微控制器）及客戶(hù)端（管控系統(tǒng)內(nèi)電池電芯的電池管理集成電路）。該款電池管理系統(tǒng)可提供冗余通信路徑，主機(jī)可實(shí)現(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針串聯(lián)客戶(hù)端的通信，冗余適用于雙信道。此外，該系統(tǒng)或可實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)冗余，提升新一代蓄電池組的可靠性。

特斯拉極其出色的電池管理系統(tǒng)（BMS）

其一、熱管理系統(tǒng)。眾所周知，電動(dòng)車(chē)所使用的動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境溫度的要求十分高，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電池的性能大幅降低甚至無(wú)法使用，而溫度過(guò)高又會(huì)帶來(lái)極大的安全隱患。特斯拉在熱管理上巧妙的利用轉(zhuǎn)換閥門(mén)將加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換。根據(jù)環(huán)境溫度的不同和車(chē)輛工況選擇最優(yōu)方案。

其二、充放電管理系統(tǒng)。一輛特斯拉上面有高達(dá)數(shù)千粒電芯，如果根據(jù)實(shí)際需要對(duì)這幾千顆電池進(jìn)行充放電管理也是一門(mén)不小的學(xué)問(wèn)。電芯最怕的就是“過(guò)充”或者“過(guò)放”。過(guò)度充電同樣會(huì)帶來(lái)較大的安全隱患，過(guò)度放電也會(huì)對(duì)電芯的使用壽命造成很大的傷害，甚至導(dǎo)致電池直接報(bào)廢。那么特斯拉的電池管理系統(tǒng)會(huì)測(cè)量每一節(jié)電芯的電壓，如果電壓低于標(biāo)稱(chēng)值會(huì)使其保持充電狀態(tài)，如果電壓過(guò)高，則會(huì)主動(dòng)放電充給低電壓的電芯，使整個(gè)電池組達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。

其三、有了良好的充放電管理系統(tǒng)，還需要盡最大可能在各種條件中讓充電時(shí)間最短以提升用戶(hù)體驗(yàn)。同時(shí)要能兼容多種電壓，讓用戶(hù)隨時(shí)隨地都能有電可充。特斯拉目前能夠提供超級(jí)充電樁、高功率充電墻和家用220伏充電等多種選擇。超級(jí)充電樁能夠提供較高的電壓和輸出功率，只需要1小時(shí)就可以使一輛特斯拉充滿(mǎn)大部分電量，而最弱的家用需要十多小時(shí)才能將車(chē)輛充滿(mǎn)，但優(yōu)勢(shì)是可以使用隨處可見(jiàn)的220伏電源插座，而且部分地區(qū)可以很方便的在夜間充電以享受錯(cuò)峰優(yōu)惠電價(jià)。

特斯拉電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之處在哪

自從ModelS上市以來(lái)，似乎已經(jīng)被拆解無(wú)數(shù)遍了，這也從一個(gè)側(cè)面印證了特斯拉(Tesla)在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)初期的標(biāo)桿地位。

一、動(dòng)力總成構(gòu)成：

ModelS動(dòng)力總成主要分為這幾部分：動(dòng)力電池系統(tǒng)ESS、交流感應(yīng)電機(jī)DriveUnit、車(chē)載充電機(jī)Charger、高壓配電盒HVJunctionBox、加熱器PTCheater、空調(diào)壓縮機(jī)A/Ccompressor和直流轉(zhuǎn)換器DCDC。

ModelS采用三相交流感應(yīng)電機(jī)，并且將電機(jī)控制器、電機(jī)、以及傳動(dòng)箱集成于一體。尤其是將電機(jī)控制器也封裝成圓柱形，與電機(jī)互相對(duì)應(yīng)，看上去像是雙電機(jī)。從設(shè)計(jì)上來(lái)看集成度高、對(duì)稱(chēng)美觀(guān)。中間的傳動(dòng)箱采用了固定速比(9.73:1)方案。85KWh版本電機(jī)峰值功率270KW，扭矩440Nm。

充電系統(tǒng)支持三種充電方式：

1.超級(jí)充電樁DC快充

超級(jí)充電樁可直接輸出120KW對(duì)ESS進(jìn)行充電，一個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)能充滿(mǎn)。

2.高功率壁掛充電

在后排座椅下面有兩個(gè)車(chē)載充電器，一主一從。主充電器屬于默認(rèn)開(kāi)放使用，功率10KW，差不多8小時(shí)能充滿(mǎn)。slave充電器的硬件雖然已經(jīng)安裝在車(chē)上了，但需要額外支付1.8萬(wàn)才能激活，可使充電能力翻倍。這種硬件早已配置好，之后通過(guò)license收費(fèi)的方式和IBM的服務(wù)器如出一轍。目前Tesla已經(jīng)把這個(gè)策略用在了動(dòng)力電池上，60版本上實(shí)際裝了70多度電，預(yù)留的那部分容量剛好避免滿(mǎn)充滿(mǎn)放，有助于延長(zhǎng)電池壽命,因此入手低配版也是一個(gè)有性?xún)r(jià)比的選擇。

3.220V家用插座充電

充電功率3kw左右，充滿(mǎn)電大概30個(gè)小時(shí)。把充電器放在車(chē)上，即使到了完全沒(méi)有充電基礎(chǔ)設(shè)施的地方也能利用普通家用插頭充上電。

熱管理部分有意思的地方在于ModelS用一個(gè)四通轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的串并聯(lián)切換。其目的我分析主要是根據(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(shí)，電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路串聯(lián)，從而使電機(jī)為電池加熱。當(dāng)動(dòng)力電池處于高溫時(shí)，電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路并聯(lián)，兩套冷卻系統(tǒng)獨(dú)立散熱。這樣的熱管理方式還是比較巧妙的。

二、電池PACK

先看一下未拆解前的電池包(PACK)，對(duì)外一共有3組接口。分別是低壓接口、高壓接口、冷卻接口，并且全部采用了快插式方案。說(shuō)明Tesla在設(shè)計(jì)電池組系統(tǒng)的時(shí)候充分考慮了換電模式的技術(shù)要求，即便現(xiàn)在很少有換電的需求但這個(gè)基因始終保留了下來(lái)。高壓接插器中較粗的Pin一方面起到了定位的作用，同時(shí)也是接地點(diǎn)，較細(xì)的Pin用于實(shí)現(xiàn)高壓互鎖功能。

PACK前部頂面上設(shè)計(jì)了防水透氣閥，利用氣體分子與液體及灰塵顆粒的體積大小數(shù)量級(jí)差，讓氣體分子通過(guò)，而液體、灰塵無(wú)法通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)防水透氣的目的，避免水蒸氣在PACK內(nèi)部凝結(jié)。

PACK上部用了非常多的固定螺絲，因此白色的絕緣墊通過(guò)膠粘在了PACK上，除了起到了絕緣防火的作用以外，還可以起到一定的防水的作用。PACK的上蓋是死死用膠粘住的，即使卸了所有螺絲依然無(wú)法打開(kāi)。記得在14年的炎炎夏日里我們七八個(gè)人“生掰硬撬”一小時(shí)才得以破壞性的扒開(kāi)。當(dāng)時(shí)覺(jué)得Tesla在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定是抱著破釜沉舟的考慮，根本沒(méi)打算之后的維修，所以PACK上自然也沒(méi)有手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)，僅僅留了一個(gè)保險(xiǎn)絲更換口。

Tesla下托盤(pán)以鋁合金型材作為主要承載框型骨架，骨架底部焊接整塊鋁板。拆解的是一款85KWH高配版，最右側(cè)多堆疊了兩個(gè)模塊(Module)。PACK兩側(cè)布置了大量防爆閥(共85個(gè))。在拆解的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)PACK里總是用零散的絕緣板將高壓器件隔開(kāi)，而固定絕緣板的方式通常是膠水，像是用狗皮膏藥把PACK里面打滿(mǎn)了補(bǔ)丁，很難想象在這樣復(fù)雜工藝在量產(chǎn)過(guò)程中是如何進(jìn)行的。猜測(cè)是在設(shè)計(jì)之初考慮的不充分導(dǎo)致了后續(xù)只能無(wú)奈的通過(guò)打補(bǔ)丁的方式進(jìn)行了。

電池管理系統(tǒng)(BMS)在PACK內(nèi)部幾乎是完全裸露的，也許是為了減輕重量吧，但也帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。

Module之間的水冷系統(tǒng)采用的是并聯(lián)結(jié)構(gòu)而不是互相串聯(lián)，其目的在于確保了流進(jìn)每個(gè)Module的冷卻液有著相近的溫度。

Module之間的高壓電氣連接采用左右交錯(cuò)的排布方式，而不是從PACK尾部到頂部，再?gòu)捻敳炕氐轿膊窟@種比較簡(jiǎn)單的連接方式。猜測(cè)是為了防止形成大電流回環(huán)從而產(chǎn)生較強(qiáng)輻射干擾。

電流采樣僅僅采用了一個(gè)ISAscale工業(yè)級(jí)的Shunt，通過(guò)SPI總線(xiàn)與BMU進(jìn)行通信。此前對(duì)標(biāo)榮威E50上A123動(dòng)力電池的解決方案，其采用了shunt和Hall雙備份的措施。畢竟電流值在ESS系統(tǒng)中是一個(gè)極其關(guān)鍵的參數(shù)。

三、電池Module

由于選用了NCA的電芯，在能量密度上Tesla可謂是遙遙領(lǐng)先，Pack的能量密度比很多車(chē)型的Cell都高出一截。下圖是高配和低配在module上的差異，低配module每并少了10顆cells，串聯(lián)數(shù)量都是6串，因此對(duì)于電池管理而言并沒(méi)有太大差異。從匯流板可以看出與Busbar相連的部分顏色明顯不同，此處是在表面進(jìn)行了鍍鎳處理，防止氧化。

Module熱交換設(shè)計(jì)上由于Tesla選擇了18650電池必然導(dǎo)致了Coolantpipe必須設(shè)計(jì)得異常復(fù)雜，并且電池是用膠水牢牢固定于Module中，完全不具備維修和梯次利用的可能。而選用方形電池的I3和Volt更便于電芯和冷卻系統(tǒng)的集成。

Volt在每個(gè)電芯間設(shè)計(jì)了散熱曡層，使得熱交換面積更大效果更好，推測(cè)這種方案在未來(lái)可能成為主流。

四、電池管理系統(tǒng)BMS

BMS采用主從架構(gòu)，主控制器(BMU)負(fù)責(zé)高壓、絕緣檢測(cè)、高壓互鎖、接觸器控制、對(duì)外部通信等功能。從控制器(BMB)負(fù)責(zé)單體電壓、溫度檢測(cè)，并上報(bào)BMU。

BMU具備主副雙MCU設(shè)計(jì)，副MCU可檢測(cè)主MCU工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其失效可獲取控制權(quán)限。比較幽默的是BMU上居然有一個(gè)手動(dòng)reset的按鈕，剛看到的時(shí)候簡(jiǎn)直不敢相信這是汽車(chē)產(chǎn)品級(jí)ECU，更像是是個(gè)電腦主板。而且把過(guò)強(qiáng)電電流的預(yù)充電接觸器直接放在了BMU上也是一個(gè)大膽的設(shè)計(jì)。

下圖是Tesla、BMWi3、A123三家的模塊監(jiān)控BMB的對(duì)比。具體參數(shù)如下：

傳說(shuō)中Tesla檢測(cè)了7000多節(jié)的電池電壓，其實(shí)只是將74節(jié)電池并聯(lián)檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)，傳說(shuō)監(jiān)控了每個(gè)單體的溫度，其實(shí)444節(jié)電池僅有兩個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)。傳說(shuō)中能均衡住每一節(jié)電池，實(shí)際上均衡電流僅0.1A，對(duì)于230Ah的電池來(lái)說(shuō)杯水車(chē)薪。尤其是在電壓監(jiān)控冗余設(shè)計(jì)上，BMW(preh)采用了LT6801，A123采用IC8進(jìn)行了硬件比較，一旦MCU失效或者通信異常時(shí)可以直接在硬件上觸發(fā)報(bào)警。相比之下Tesla設(shè)計(jì)得更簡(jiǎn)單。尤其是采用了UART通信而不是CAN，更像是IT公司的解決方案。

五、單體電池Cell

從松下提供的Spec上看在0.5C充/1C放(100%DOD)的條件下500cycle后容量降至BOL狀態(tài)時(shí)的68%，衰減比較嚴(yán)重。

同樣是1C/1C充放150cycle的實(shí)驗(yàn)，上圖I3和ModelS電池的比較。上面幾張循環(huán)壽命數(shù)據(jù)很好的說(shuō)明了為什么ModelS突破性的在乘用車(chē)內(nèi)裝進(jìn)了85kwh這么巨大的電池。因?yàn)樗上?8650電池在1C左右的倍率下循環(huán)壽命很差。所以必須將通過(guò)高容量以降低同等工況下的倍率，保證更久的循環(huán)壽命;同時(shí)大容量的電池也確保了車(chē)輛在全生命周期里循環(huán)次數(shù)足夠少。按百公里電耗20KWH計(jì)算，20萬(wàn)公里對(duì)于85KWH的PACK而言也不過(guò)只有470cycle。

隨著更多的電池企業(yè)針對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域定制電池的標(biāo)準(zhǔn)化和批量化，18650電池所具備的低成本和高一致性的優(yōu)勢(shì)將迅速消失，即使Tesla一度希望通過(guò)開(kāi)放專(zhuān)利的方式拉攏技術(shù)路線(xiàn)站隊(duì)，但看似并不成功。開(kāi)放專(zhuān)利噱頭和宣傳效果大于實(shí)際意義。

不過(guò)在那個(gè)電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)鏈還不成熟的年代，Tesla幾乎是憑著極佳的技術(shù)集成思路硬是在各種非汽車(chē)級(jí)選型中“湊”出了一輛跨時(shí)代意義的產(chǎn)品。所以硬要說(shuō)Tesla在動(dòng)力電池上比傳統(tǒng)車(chē)企做得好，倒不如說(shuō)Tesla做了他們不敢做的事;傳統(tǒng)車(chē)企完善的供應(yīng)鏈體系、長(zhǎng)期積累的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、龐大的市場(chǎng)占有量這幾個(gè)方面就推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)這件事上看反而成了包袱。Tesla可以毫無(wú)負(fù)擔(dān)放棄汽車(chē)供應(yīng)鏈在工業(yè)級(jí)產(chǎn)品中選型，可以暫時(shí)將Autosar、ISO26262等放一放，可以不用像傳統(tǒng)車(chē)企一樣擔(dān)心在電動(dòng)車(chē)技術(shù)走得太激進(jìn)，導(dǎo)致出了起火事、失控等事故而影響傳統(tǒng)車(chē)型的銷(xiāo)量。但此后Tesla和傳統(tǒng)車(chē)企競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)依然是這套歷史條件制約下的解決方案么?我想肯定不是。

一旦從工程師的立場(chǎng)去看產(chǎn)品，往往能揭穿企業(yè)想要營(yíng)造出的完美。畢竟產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程必然是一個(gè)妥協(xié)和取舍的過(guò)程，而企業(yè)在產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)上往往試圖用”不妥協(xié)“、”不將就“之類(lèi)的概念(比如國(guó)內(nèi)的某些手機(jī)公司)，與設(shè)計(jì)的本質(zhì)相違背。但當(dāng)自己是一個(gè)消費(fèi)者的時(shí)候，Tesla依然對(duì)我有著極強(qiáng)的吸引力，其吸引力的來(lái)源根本不在于運(yùn)用了先進(jìn)或是落后的技術(shù);而是凌駕于技術(shù)堆疊和性能參數(shù)之上的產(chǎn)品氣質(zhì)，這個(gè)氣質(zhì)是眾多人想要而其他車(chē)型無(wú)法給予的感受，我想這是Tesla最成功的地方吧。