特斯拉的电池管理系统 (BMS) 相比其他电动车有哪些优势？

lichengwan

这个有点意思，特斯拉的电池管理系统（BMS）到现在为止，更新了好几代了。

关于这个问题网上有很多回答，但大多数说的还是 Model S 老款的电池和 BMS。同时时期来看，特斯拉的 BMS 能力确实有很强大的技术优势，再加上当时松下电池的技术优势，在产品端的表现特斯拉确实要好很多。

到了现阶段特斯拉的车型也已经更新到 Model 3 和 Y 了，电池也从 18650 变成了 21700，因此，BMS 的设计也非常有特色。

这里我大概简单分享一下，特斯拉应用在 Model Y 上的 BMS 的信息，具体来看看到底有什么优势？

1.看看硬件

Model Y 的 BMS 硬件包括，1 个主板，4 个从板。

大致分布位置是：主板在二合一金属壳外，与包内高压部件间有金属屏蔽，且与包外有金属屏蔽。从板在紧贴在模组上，与包内高压部件有金属屏蔽，从板之间采用菊花链接。



我们来看一下主板：Model Y 的这个 BMS 主板与 Model 3 完全相同，物理上冗余供电，通过设计提高供电可靠性，上下电管理会更灵活。

不过，塑料的外壳让 BMS 抗干扰能力会偏弱一些。



这个主板的一个特殊的功能，就是可以做到：永不下电。

这个怎么理解呢？

事情是这样的，此前有同事在做 Model Y 的暗电流的对标，发现一个特别有意思的现象，就是，Model Y 的整车静态功耗非常小，只有几个 mA，但是控制器单个（左右域和中央域单独）的功耗其实就有几十 mA。

这就带来了一个问题：为什么车休眠的时候，静态功耗会这么小？

后来发现，只要是车辆正常休眠，部分控制器的电耗，会切换到一个暗中的「备用电源」，不再消耗小电瓶的电。但是我们找了好久都没有发现特斯拉的车有备用电源。

那这一部分的控制器，到底在消耗哪里的电呢？

我们找了好久，终于发现，原来 Model Y 的 BMS，有一个很有意思的设计叫：反激电路。

简单理解就是，将电池内部的高压，转化成低压，自己给自己供电，也就是说，这个转化出来的低压，就是前面我们怀疑的「隐藏电源」。

下面就是反激电路，大致包含：整流二极管、电容、保险丝、限流电阻、隔离变压器等。作用就是把采集到的高压电转化成稳定的低压电。


上面就是 BMS 主板中的反激电路

从高压取电可保证主板永不掉电，可以省去下高压后的安全监控、电源唤醒等功能，确保电池安全。也可以在车辆下电后，给一些需要供电的控制器悄悄的供电。

但这么做也有一个风险，就是会持续消耗大电池的电量。所以是不是可以理解，为什么特斯拉会说，即使停车不动，每天也会有 1% 的电耗了？如果你长时间把车停在地库，半个月过去你可能要用拖车。

当然了，这个板子还集成了很多其他的功能，高压采样、绝缘检测（但是绝缘检测桥臂电阻阻值较大，为保证绝缘检测精度，对电压采样电路精度要求高，且绝缘测量时间受 Y 电容影响较大，这里算是节约成本的一个小小的弊端）、驱动高压继电器（快充继电器和主继电器都是双边驱动）、电流采样以及热管理等，都在主板实现。

2.关于软件

充电方面，特斯拉充电能力确实厉害，在 V3 超充桩上 Model Y 可以充出 250 kW（电流大于 600A）的效果。

但是这个 600A 以上大电流的持续时间却非常短，只有 30 多秒。



所以，特斯拉大电流充电的方式，采用的只先升后缓降的方法来实现大功率充电，以达到减少充电时间的效果。

而国内厂家通常采用可以长时间持续充电的最大电流一直充，然后在按比例下降电流继续维持的方法来实现。

就像这样，呈阶梯式下降：



关于充电方面，我还真的觉得，特斯拉的这种拉到峰值的显示方式，更加让人喜欢，因为这种做法，可以直接刺激到用户可以感知到的嗨点。其实充电的效果，和常规 90 kW 的充电速度差不多。

按照实测特斯拉 Model Y 在 V3 超充上面充电的时间，其实并不比小鹏 P7 快，以 30% - 80% 这段时间看，Model Y 需要的时间在 28 min，而 P7 在自营的 90 kW 充电桩上，这个数据最好是 27 min。





不过从用户体验上来讲，特斯拉采用先升后缓降的方法，给用户的体验真的是非常棒的，要知道大部分人可能只是开始看一眼充电界面，而正好看到的是峰值功率，这给用户带来的心里优势是巨大的。

3.关于热管理

特斯拉的电池的热管理有个有意思的地方，那就是会加热。

在充电过程中，BMS 会使用热管理系统在 10 分钟内加热到电芯温度 55 度（理论的活性最佳温度），然后继续充电。



这一点就是其他几乎所有主机厂根本不敢做的。

几乎所有的主机厂都想着法子把电池温度控制在 35 度以下，生怕电池过温了。但是特斯拉似乎完全不在意这个问题，想着法子把电芯温度干到它性能最佳的状态，发挥最大的性能。

特斯拉这么做确实有让电芯过热的风险，但显然特斯拉是自信满满，原因是：特斯拉请了给苹果手机设计热管理的工程师重新设计了一整套完整的全新热管理系统。

虽然有风险存在，但结果是，特斯拉确实可以将电池性能干到最好，而且使用稳定。当然了，这个加热利用电机余热还是用热泵的。

4.BMS 与人机交互方面

SOC 显示方面

BMS 有好几个 SOC，其中一个是显示 SOC，也就是给用户看的。

另一个是真实 SOC，就是用来隐藏电量的。这个隐藏电量大约是 5%。说实话做的还是比较好的。包括小鹏在内的很多其他主机厂，这一块的隐藏电量通常都做在 10% 以上。

没别的，为了安全嘛。

充电速度方面

显示的方式是：功率 + km/hr。

完全和国内的厂家一溜的显示「电压电流」不一样。当然，这里有法规相关的原因，但是这样的显示方式确实会给用户不一样的体验。

其实仔细想电压电流对于小白用户或者对充电没有基础理论概念的用户确实理解起来并不直观，相反功率和公里则好很多。

大屏可以实时调整充电截止的电流

这一点很多国内车企也能做到。但是根据调整的 SOC 值，立刻实时显示充电剩余时间这就很厉害，国内的厂家在调整完大屏的 SOC 值后，至少也要十秒钟左右，重新计算充电剩余时间。

充电剩余时间

在超过 24 h 后不必再显示具体数值，只显示一个「超过 24 小时」。

我认为这个操作非常的妙，希望国内的厂家学习一下这种「模糊处理」的方式，很多厂家项目开发会要求：计算时间准确，可是这种准确，本身也是有误差精度要求的。超出一定的范围，完全可以显示的灵活一点。

写在最后

通过对特斯拉 Model Y 的 BMS 的一些研究，我们发现一个非常有意思的特点，那就是：「胆大心细」。

也可以说是激进，通过 BMS 的优化设计，解决掉了很多传统车企头疼不已的问题，例如，小电瓶馈电，充电时间计算不准等问题。

物尽其用的挖掘电池的性能，真的是又一次见识到了从「第一性原理」出发解决问题。

这个大胆，同时也是自信的表现，敢于在电池过温的底线上疯狂试探，并且保证不出格，还有哪家企业能这样做 BMS 软件。

当然了，有时候妄图各种减低成本的想法，让特斯拉在 BMS 的设计上也存在了一定的局限性和缺点。

例如，低温下的充电电流几乎为 0，必须要等加热上来才能充电。继电器的驱动方式其实并不符合功能安全的设计要求。非隔离的 CAN 线在干扰较大的充电桩上可能导致无法充电等。

并不是特斯拉的 BMS 的优点我们一定要完全照搬学习，但是一个重要的点是：学习他们这样设计的思路和解决以往问题的办法。