钜大LARGE | 点击量：1219次 | 2021年06月08日
你了解新能源车电池吗？ 简析电池管理系统
新能源车，特别是那些依靠电池组供电，电动机驱动的纯电动汽车们，它们在结构上和传统动力车型有着非常大的差别。关于纯电动汽车来说，三电系统是这种车最核心的，也是关系到包括寿命、性能、衰减等各方面表现的最重要的一环。
虽然相对燃油车那复杂的动力系统更简单，但纯电动汽车的三电系统同样有非常高深的学问，在今天这篇科普文章中，我打算先给大家介绍纯电动汽车三电系统中最复杂，调校开发难度最大，也是最受人关注的PMS，即电池管理系统的原理和技术难点。
避开电池谈PMS就是耍流氓
首先介绍一下纯电动汽车上的三电系统都是啥。三电系统分为电池、电机和PMS三大模块。而PMS，全称PowerManagementSystem，直译为能量管理系统。其实PMS系统的真正用途，是对整个三电系统进行统一管理。但PMS要管的两大模块，一个电机一个电池，电机是没什么好管的，无非就是通电，控制变频器，改变一下电流之类的简单参数，一个小小的单片机就能搞定，用不着PMS出马。PMS真正要管的，是电池组。
在说PMS之前，首先大家要了解电池组的一些特性。现在无论是特斯拉用的那种圆柱形18650电芯，还是其他厂家用的封包型电池，他们本质上都是锂离子电池，和你手机里的那个没啥差别。锂离子电池本身是一种非常易燃易爆的危险物品，很容易就会鼓包起火爆炸，那为何会这样？
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
我们先从最基础的原理开始说起，电池的结构其实很简单，正负极，里面是一些极性为正的锂离子，正负极之间有一层膜挡着，这层膜叫SEI膜，SEI膜旁边还有一层电解液（常见的电池挂了，流出来的那些水就是电解液）。
工作原理也很简单，锂离子就像我们人相同，也是有家的，它们的家就是正极，但呆在家没法创造价值建设社会主义新时代啊，于是就要充电，充电就是把锂离子从家里赶出来，强迫他们跑到公司（负极）去，当所有锂离子全都上班了，那么这个电池，就算充满电了。
但正如大家下了班就赶紧往家赶相同，锂离子下班之后，也急急忙忙冲回他们的家，这就是放电，因为离子们实在是思乡心切，放电一般都会伴随着很大的能量释放，这就是为何电池能供应能源了。
但跟人相同，天气太冷了，相当一部分锂离子就会懒癌发作，呆在家或者呆在公司不愿意动，同时天气冷了，就像现在的行业寒冬相同，公司要要缩减规模，本来能坐100个锂离子的公司，因为太冷，现在就只能坐50个人了，那剩下的50人咋办呢？只能回家了。这就是锂离子电池冬天为啥会电量不足。那么天气太热呢？正如我们人类在夏天火气大容易动怒相同，锂离子也会，所以，温度过高，电池就很容易烧起来。
电池为何会起火？
大多数纯电动汽车起火，都是发生在充电，尤其是快充阶段，为何？前面说到，充电其实就是离子在电池内部的相互迁移。假如充电速度慢，而那张分隔膜质量过关的话，这不会发生任何问题。但问题，就出在快充阶段。
所谓快充，其实根本没有什么高技术可言，无论是你手机电脑的快充或者是电动汽车的快充，都是基于一个很简单的原理：加大充电电流或电压（或同时加大），直接提高充电功率。但关于电池来说，无论是加大电压还是加大电流，本质都是让离子迁移速度加快。这时候问题就来了。
离子运动速度越快，就会出现越高的热量，这也就是为何你的手机快充时电池特别热的原因。同时，速度过高的离子运动，会让过多的锂离子相互融合，正负离子相互撞击融合，会析出锂晶体，当锂晶体有一定规模后，就很可能会直接刺破分隔膜，从而导致的结果就是热失控，也就是电池起火甚至爆炸。而在汽车电池组这种高密度结构中，只要其中一个模块的锂离子电池热失控，不能承受热的其他锂离子电池模块马上会跟着起火爆炸，最终会导致什么结果？就是电动汽车自燃了。
PMS，就是控制这个的
那么怎么确保电动汽车在快充阶段，既能快速充电，又不会引起电池温度过高甚至热失控？这就是PMS重要做的事。其实快充必然会引起发热，发热必然会加大热失控风险，这是无法两全的。所以现在所有PMS系统的工作内容核心，就是严格控制充电电流，严格监控电池组内每一块电池的温度、电流、电压和内阻值。
至于如何监控，监控有没有效？发现潜在风险时的解决方法是什么？是直接把大电流切断？还是单独切断某个电池的供电？这里面有非常多的学问，而且这都是属于软件调校方面的算法。一些有实力的大厂，自然会投入非常多的资源用于PMS算法的优化，但大家要了解，PMS算法的优化，是非常烧钱非常漫长的事情。
所以很多没啥实力，或者是半路出家的厂家们，一般会退而求其次，直接去买别人开发好的通用算法。但通用算法不能保证一定适合这辆车的状况。特别要指出的是，特斯拉的PMS算法是全球最先进的，但由于特斯拉本身的电池组技术方法，是并联上万颗18650或21500圆柱形电芯实现，因此就算特斯拉的算法再先进，面对上万颗电池同时工作，特斯拉电池组的热失控风险，其实是远高于其他车厂的。因此大家也可以看到，特斯拉的自燃事故，几乎是纯电动汽车里最高的。
PMS并非万能仙丹，电池本身性能才是
所以其实PMS的算法再先进，处理速度再快，这种系统其实只是在应急时救命用的，作为一辆车的动力来源，电池组本身的性能和耐久性才是最重要的。只可惜，业界优秀的电池组售价，一般是普通电池组的十倍以上，而花了十倍价格买来的优秀电池组，在电容量、充电速度等任何方面，跟普通电池组是没有差别的。只有在用了5年之后，优秀电池组的价值才会开始慢慢体现出来，而这，并不能作为一辆纯电动汽车，在价格战激烈的市场上获得优势的办法。
所以电动汽车自燃频发，不是PMS算法不好，也不是充电桩有问题，归根到底，其实只是厂家不愿意给车装上更贵，性能更稳定的高端电池组而已。
