在电动汽车发展的初期,即19世纪中叶到20世纪20年代的时候,电池管理是一件比较轻松的事。

那时的电动汽车就像单细胞生物一样简单,续航也是十足的“小短腿”。

在迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆、约翰·班尼斯特·古迪纳夫、吉野彰三位大神(于2019年获得诺贝尔化学奖)攻克了锂离子电池的技术瓶颈之后,电动汽车的续航能力才有了跨越式的发展。

面对愈发精密的电化学元件,电池管理系统也愈发复杂。如特斯拉Model S就曾拥有世界上最精巧复杂的乘用车BMS系统,这套BMS管理着7000多节18650单体电芯,任务难度就像组织一场7000人的大合唱一样艰巨。

其实,在特斯拉发布量产版Model S之前,很多车企早已对电动汽车进行了深度探索,其中不乏资深的传统车企以及来自全球范围内的上百家“造车新势力”。可惜,最终所有企业都败下阵来,参与者还包括曾经财大气粗的通用集团。

在90年代,三电技术已经在基础学科进步的促成下得到了长足发展,但150km不到的续航里程也没达到进入千家万户的实用化阶段,像通用EV1这种“过于”前瞻性的纯电动车,最终也只能惨淡收场,被集体回收并直接报废。



历史总有那么多巧合。通用斥巨资回收拆解EV1的年份是2003年,一代电动枭雄创立的年份也是2003年—我们指的是,特斯拉汽车。

特斯拉的成功并非偶然、时运,而是“技术决定销量”的历史必然。实际上,特斯拉在2012年发布第一款量产市售车型Model S之前,已历经近十年的技术累积,包括初代Roadster在内的半成品甚至不具备实用价值,幸运的是他们终于熬出了头。

1、从模块化到平台化

毫无疑问,在特斯拉发布Model S之前,没有完成度更高的BMS出现。特斯拉的成功,为电动汽车制造领域提供了一种新的思路。

在特斯拉量产车型的电机、电池、电控三大核心技术当中,特斯拉BMS居功至伟。特斯拉Model S的BMS系统管理着7000多节电芯,这些电芯并不是杂乱无章地成组,而是由69节并联为一组,每9组串联为一层,继而串联堆叠11层构成。这是非常简单的模块化思想,却是目前最为可靠的高压电池包内部布局之一。


与特斯拉相比,威马结合了模块化的思想,采用了进阶模式—平台化设计理念。

因为平台化设计的理念,当生产不同容量的电池包时(比如针对全新69kWh 811配方电池包),威马汽车仅需通过调整冷却系统水排的大小与长度便可形成合适的Pack,能有效缩短产品研发周期,降低产品研发与制造环节上的成本,提升整车性价比,实现高通用性、高稳定性、高经济性的设计要求。


2、独立且高效的冷却回路

多数电动汽车制造商为了节省成本,都会将电机与电池的冷却回路打造成同一套。此举枉顾了电机与电池的最佳工作温度不同的物理特性,将造成三电系统稳定性、性能和寿命的降低。

因为电芯的化学特性受温度影响非常大,电池液冷系统就如人体的大小血管,而电池与人类一样都拥有恒温动物的“生活习性”,小至电芯、大至Pack都应该拥有调温技能,在时间和空间两大维度上都应该做到尽可能地平稳,最终进入人体(电池)的“舒适区”。

因此特斯拉在开发之初就将电机和电池的液态冷却回路完全独立,方便精准控制。

威马BMS同样否决了共用冷却回路的设计思路,虽然采用独立液冷回路则意味着更高的成本,但可以换来更长的电池循环寿命与更畅顺的动力输出,这一切都是值得的。


能量密度高达166Wh/kg的全新NCM811配方宁德时代电池拥有更强大的充放电性能,这也要求威马独立研发出一套更加高效的冷却回路。

EX5全系标配的液冷系统安装在高压电池包当中,依靠冷却水泵带动冷却液在冷却管道中循环流动,电芯化学反应产生的热量将被冷却液及时带走,进而在散热器风扇的主动散热过程中被带到车外,以确保高压电池包内部各处的温度始终处于最佳工作区间。

3、PTC加温系统

刚刚我们提到,电池是有脾气的,只愿意生活中自己的温度“舒适区”之内。当冬季来临,外界温度迫使电池温度降低,高压电池包的外壳没办法对电芯进行严格保温,此时锂电池的电解液黏度上升,电池内阻增大,锂离子活性变差,电池的放电电流减小,电池的启动功率减小。

特斯拉BMS有一个非常聪明的设计,那就是除了PTC加温系统,还将电机冷却回路与电池冷却回路进行了串联。当电池在低温状态下需要加热时,BMS能从电机多余热量里面调取部分来为电池加热。这种技术成熟的电阻加热技术拥有安全可靠、热转换效率高、升温迅速、无明火、自动恒温等众多优势。

当然,威马也是有独立PTC加温系统的。“威马热管理1.0系统”在威马汽车诞生之初就已全面铺开,包含独立冷却回路、PTC加热系统、柴油极地加温系统在内的热管理技术能让威马车型在所有气候条件下正常工作。目前,威马所有车型均可选装PTC加热系统(南方用户不必花冤枉钱购买)


4、柴油极地加温系统

不过,若是遇上极端低温,特斯拉就没有更好的解决方案来进行电池加热了。


曾有汽车工程学会对电动汽车冬季续航里程缩减的现象进行过实测检验,发现严冬使用电动汽车,其实际续航里程平均减弱41%,启动车内暖风系统之后还将进一步削减。目前的解决方案不外乎是加大PTC加热系统的功率,让电池加温和车内暖风得到一定保障,但这意味着续航里程再度降低。


为了更好地解决此问题,威马汽车正式对外发布了“威马热管理2.0系统”。高寒地区用户选装这套系统之后,可以在任何加油站轻松添加“过冬燃料”柴油,目前油箱容量已扩展至10L,足够用户在极寒条件下消耗数十天。


相比热管理V1.0系统,目前列装威马家族的热管理V2.0系统拥有更完备的功能,不仅可以按需对高压电池包进行加热,还能持续为座舱内部进行供暖。


使用威马热管理V2.0系统之后,极寒地区用户在一个充电循环中的空调暖风耗电量可以从14.53kWh缩减至1.29kWh,折算成NEDC续航值达到整整100km,足以消除续航焦虑。

5、科学可靠的充放电策略

特斯拉拥有充足的BMS充放电策略制定经验,为旗下车型设定了稳妥的充放电程序,在保证充放电效率的前提下,避免过充或过放。如今,特斯拉的超级快充V3版本已经达到了250kW,当到达80%电量之后,自动进入涓流充电模式,以免过高电流损坏内部结构造成不可逆的影响。

威马汽车同样拥有科学可靠的充放电策略,以11月底于2019广州车展正式上市的威马EX6 Plus为例,仅需35分钟便可从30%充至80%。此外,威马EX6 Plus拥有一台功率高达218PS、扭矩高达315N·m的大功率驱动电机,为其供电的高压电池包拥有强悍的瞬时放电能力,但基于电池保护的原则,将不会无限制地全功率输出,特别在电量过低且有过放风险之时。


6、合理的SOC动态修正技术、SOC预留策略与均衡策略

为什么特斯拉汽车保值率高?除了品牌效应之外,还有电池寿命长的助力。

特斯拉与威马均对电芯个体进行了充分的多样品测试,确保在电池参数完整性得到保障的前提下得到精度极高的BMS算法和SOC动态修正技术。用户对其的最直观感受是——特斯拉与威马的SOC电量显示精准可靠,与现实用电情况吻合。

此外,威马汽车还根据电池的特性设定了合理的SOC预留策略,配合合理的充放电倍率,以及性能优越的热管理系统,威马汽车能轻松做到16万公里只衰减5%容量。


威马汽车还致力于研发BMS均衡控制技术,自动调节每颗电芯的实际充放电流,令每颗电芯都处于近似相同的等倍率充放电状态,达到稳定电池组容量、增加续航里程、延长电池包循环寿命的效果。

7、鲁棒性极强的软硬件核心

除了技术领先之外,前沿技术的鲁棒性也是用户体验的一大保证,特斯拉的口碑也是通过整车的可靠性逐渐建立起来的。

威马汽车除了掌握三电核心技术外,还在电动汽车研发方面拥有着完全的系统标定能力,多轮综合标定能使威马汽车产品具备良好的驾驶性能和优秀的环境适应性。威马汽车目前已陆续投入了超过400辆工程开发车辆,累计测试里程超过300万公里,累计测试工作时间10万小时,以确保产品品质万无一失。


因为热管理系统的先进性,威马高压电池包能在50℃至-30℃的极限温度挑战中稳定工作,电芯温差仅为±2℃以内。

可靠的BMS ,特斯拉与威马的不同

特斯拉开启了电动汽车的量产化时代,而威马致力于高性能和合理的价格让电动汽车进入千家万户。

这一切都不是巧合,这是科学。

科学不相信运气,只相信成本、智慧与执着。

我们敬佩特斯拉这位先行者,当然我们也不惧特斯拉这位先行者。

作为智能汽车领域的头号实力派,威马BMS有很多“杀手锏”,在诸多方面,我们都期待友商、对手们的良性竞争,我们也在为更佳的用户体验、更长的电池循环寿命、更高的电动汽车保值率等方向而努力。


如果说特斯拉代表的是激进的探索,那威马就是可靠的实用。

可靠的BMS,可靠的电池寿命,可靠的造车新势力品牌,可靠的出行伴侣。我们的发展永远都离不开“可靠”两字。

来源:Tesla Motors 的电池管理系统 (BMS) 相比其他电动汽车有哪些优势?

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