特斯拉汽车电源管理技术课件

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析1. Tesla 目前推出了两款电动汽车，Roadster 和Model S ，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster 的电池管理系统。

2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS ）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。

BMS勺主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。

我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统（Battery Thermal Management System, BTMS）.1. 热管理系统的重要性电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。

首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。

温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0° C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。

其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。

生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。

另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。

电池的适宜温度约在10~30° C 之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。

动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。

电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。

一文带你看懂新能源汽车电池管理系统2012年6月，特斯拉电动汽车ModelS正式上市，续驶里程为483km。

这是世界第一款真正实用的长续驶里程纯电动汽车，给人们带来了对纯电动汽车的巨大信心，鼓励更多的高性能电动汽车不断推出。

Model S实现长续驶里程的最核心技术，应是特斯拉创新设计的电池管理系统(Battery Management System, BMS）。

一辆电动汽车的动力蓄电池由成百上千块电芯(也称单体电池)组成，比如特斯拉Model S的电池组就由7000多块电芯组成。

尽管电池制造工艺已经让各个电芯之间的差异化缩小，但是电芯之间仍然存在内阻、容量、电压等差异，使用中容易出现散热不均或过度充放电等现象。

时间一长，就很可能导致电池损坏甚至爆炸的危险。

因此，必须为动力蓄电池配备一套具有针对性的电池管理系统，像管家那样照料电池，保证电池处于正常工作状态。

一、蓄电池管理系统的组成蓄电池管理系统在硬件上可以分为主控模块和从控模块两大部分。

蓄电池管理系统主要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、均衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测)、控制部件(熔断器、继电器)等组成。

中央处理单元由高压控制电路、主控板等组成;数据采集单元由温度采集模块、电压采集模块等组成，它们一般采用CAN总线技术实现相互间的信息通信。

1.主控模块主控盒。

主控盒是动力蓄电池管理系统的控制中心，用来控制总正继电器、加热继电器以及预充继电器，还通过CAN总线与VCU进行通信。

下图为特斯拉model 3主控盒电路板。

2.从控模块从控盒。

从控盒用来分别采集左右动力蓄电池组的蓄电池单体电压和动力蓄电池模组温度，然后通过CAN总线将信息输送给主控盒。

下图为特斯拉model 3从控盒电路板。

二、蓄电池管理系统的分类随着对于磷酸铁锂动力蓄电池一致性较差、三元锂热失控风险更大的问题暂时还不能完全解决，动力电池厂商的工程师们，除了在动力电池包结构上改进，工艺和散热要求提高之外，对BMS 的功能也提出了新的要求。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------特斯拉开关教学课件第五章: 脉冲能量激发系统特斯拉开关不会就此止步。

尼古拉特斯拉向世界介绍了交流电（AC），但后来他从 AC 转到极短促、尖锐的直流（DC）脉冲。

他发现通过调节这些高压脉冲的频率和持续时间，他能产生一系列取自环境的效应加热、冷却、照明等。

要注意的重要一点是脉冲是直接从本地环境汲取能源的。

撇开特斯拉的实验过程中使用的先进的设备，而转到特斯拉的看起来简单的 4-电池开关，我们发现了尖锐的电压脉冲从环境中汲取自由能的同一操作背景。

考虑一下静电喷雾器公司（Electrodyne Corp）的为期三年测试的电路（展示在《自由能装置和系统手册,1986》，quot;The Manual of Free-Energy Devices and Systemsquot;）：请注意，当几年前我共享此电路图时，有人告诉我二极管显示反了，因此我显示的那些二极管是不正确的。

上图是静电喷雾器公司的图，是正确的。

本设备所用的开关是机械装置，其中有六个开关，而在任何时候三个是开，三个是关。

静电喷雾器公司员工呈示的电路图如下：其开关如下：建议这个看起来简单的电路要有一个电感负载，最好是电1/ 3机，但要考虑其结果是测试时间相当长。

如果开关速率和开关质量足够高标准，则给负荷的供电可能是无限期的。

使用的电池是普通铅酸电池，而经过三年的测试后，电池似乎仍处于完好状态。

他们的测试显示了一些非常有趣的东西。

如果电路被关闭，电池放电至较低电平，那么当电路再次接通，电池恢复到满电不用一分钟。

尽管充电率非常高，电池也不会发热。

如果关闭电路并从电池汲取大电流，那么就会发热，这是很正常的电池放电。

图1 动力电池系统
图3 动力电池安装位置
图8 电池箱体后部通气孔
图7 电池系统
图5 Brick
图2 动力电池外观图6 Sheet
图4 电芯
电池结构
Tesla Roadster的动力电池由6 831节18650电芯组成，其外观与安装位置如图2、3所示。

69节18650 电芯(图4)构成一个“Brick”，每个“Brick” 每个电芯的正、负极均设有熔丝(图9)，如果某个电芯发生图9 电芯两极均设有熔丝
熔丝
熔丝
图10 电芯的固定方式
图16 电池系统外部冷却管路和接口
图17 Sheet内部冷却管路布置和接口
图18 绝缘导热材料
图11 电池极板及采样点连接方式
图12 Sheet之间的保险
图13 Sheet与Sheet之间的连接
图14 BMB安装位置
图15 BSM安装位置
图20 继电器EV200
图21 快速熔断器
图22 Sheet 熔断器
图23 预充电阻
“Sheet”之间也设有保险装置，如图12所示，“Sheet”之间通过由金属编织铜排串联，“S h e e t ”均设置有电池监控板B M B 图19 冷却液的进、出管路交叉布置
进
出出
进冷却液的进、出管路设计为交叉布置方式，共分为4个接体内11个Sh e et 串联，两边空隙处安F
F
U
U
(未完待续)。