新能源車，特別是那些依靠電池組供電，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車們，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)動(dòng)力車型有著非常大的差別。關(guān)于純電動(dòng)汽車來說，三電系統(tǒng)是這種車最核心的，也是關(guān)系到包括壽命、性能、衰減等各方面表現(xiàn)的最重要的一環(huán)。

雖然相對(duì)燃油車那復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，但純電動(dòng)汽車的三電系統(tǒng)同樣有非常高深的學(xué)問，在今天這篇科普文章中，我打算先給大家介紹純電動(dòng)汽車三電系統(tǒng)中最復(fù)雜，調(diào)校開發(fā)難度最大，也是最受人關(guān)注的PMS，即電池管理系統(tǒng)的原理和技術(shù)難點(diǎn)。

避開電池談PMS就是耍流氓

首先介紹一下純電動(dòng)汽車上的三電系統(tǒng)都是啥。三電系統(tǒng)分為電池、電機(jī)和PMS三大模塊。而PMS，全稱PowerManagementSystem，直譯為能量管理系統(tǒng)。其實(shí)PMS系統(tǒng)的真正用途，是對(duì)整個(gè)三電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。但PMS要管的兩大模塊，一個(gè)電機(jī)一個(gè)電池，電機(jī)是沒什么好管的，無非就是通電，控制變頻器，改變一下電流之類的簡(jiǎn)單參數(shù)，一個(gè)小小的單片機(jī)就能搞定，用不著PMS出馬。PMS真正要管的，是電池組。

在說PMS之前，首先大家要了解電池組的一些特性。現(xiàn)在無論是特斯拉用的那種圓柱形18650電芯，還是其他廠家用的封包型電池，他們本質(zhì)上都是鋰離子電池，和你手機(jī)里的那個(gè)沒啥差別。鋰離子電池本身是一種非常易燃易爆的危險(xiǎn)物品，很容易就會(huì)鼓包起火爆炸，那為何會(huì)這樣？

我們先從最基礎(chǔ)的原理開始說起，電池的結(jié)構(gòu)其實(shí)很簡(jiǎn)單，正負(fù)極，里面是一些極性為正的鋰離子，正負(fù)極之間有一層膜擋著，這層膜叫SEI膜，SEI膜旁邊還有一層電解液（常見的電池掛了，流出來的那些水就是電解液）。

工作原理也很簡(jiǎn)單，鋰離子就像我們?nèi)讼嗤彩怯屑业模鼈兊募揖褪钦龢O，但呆在家沒法創(chuàng)造價(jià)值建設(shè)社會(huì)主義新時(shí)代啊，于是就要充電，充電就是把鋰離子從家里趕出來，強(qiáng)迫他們跑到公司（負(fù)極）去，當(dāng)所有鋰離子全都上班了，那么這個(gè)電池，就算充滿電了。

但正如大家下了班就趕緊往家趕相同，鋰離子下班之后，也急急忙忙沖回他們的家，這就是放電，因?yàn)殡x子們實(shí)在是思鄉(xiāng)心切，放電一般都會(huì)伴隨著很大的能量釋放，這就是為何電池能供應(yīng)能源了。

但跟人相同，天氣太冷了，相當(dāng)一部分鋰離子就會(huì)懶癌發(fā)作，呆在家或者呆在公司不愿意動(dòng)，同時(shí)天氣冷了，就像現(xiàn)在的行業(yè)寒冬相同，公司要要縮減規(guī)模，本來能坐100個(gè)鋰離子的公司，因?yàn)樘洌F(xiàn)在就只能坐50個(gè)人了，那剩下的50人咋辦呢？只能回家了。這就是鋰離子電池冬天為啥會(huì)電量不足。那么天氣太熱呢？正如我們?nèi)祟愒谙奶旎饸獯笕菀讋?dòng)怒相同，鋰離子也會(huì)，所以，溫度過高，電池就很容易燒起來。

電池為何會(huì)起火？

大多數(shù)純電動(dòng)汽車起火，都是發(fā)生在充電，尤其是快充階段，為何？前面說到，充電其實(shí)就是離子在電池內(nèi)部的相互遷移。假如充電速度慢，而那張分隔膜質(zhì)量過關(guān)的話，這不會(huì)發(fā)生任何問題。但問題，就出在快充階段。

所謂快充，其實(shí)根本沒有什么高技術(shù)可言，無論是你手機(jī)電腦的快充或者是電動(dòng)汽車的快充，都是基于一個(gè)很簡(jiǎn)單的原理：加大充電電流或電壓（或同時(shí)加大），直接提高充電功率。但關(guān)于電池來說，無論是加大電壓還是加大電流，本質(zhì)都是讓離子遷移速度加快。這時(shí)候問題就來了。

離子運(yùn)動(dòng)速度越快，就會(huì)出現(xiàn)越高的熱量，這也就是為何你的手機(jī)快充時(shí)電池特別熱的原因。同時(shí)，速度過高的離子運(yùn)動(dòng)，會(huì)讓過多的鋰離子相互融合，正負(fù)離子相互撞擊融合，會(huì)析出鋰晶體，當(dāng)鋰晶體有一定規(guī)模后，就很可能會(huì)直接刺破分隔膜，從而導(dǎo)致的結(jié)果就是熱失控，也就是電池起火甚至爆炸。而在汽車電池組這種高密度結(jié)構(gòu)中，只要其中一個(gè)模塊的鋰離子電池?zé)崾Э兀荒艹惺軣岬钠渌囯x子電池模塊馬上會(huì)跟著起火爆炸，最終會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？就是電動(dòng)汽車自燃了。

PMS，就是控制這個(gè)的

那么怎么確保電動(dòng)汽車在快充階段，既能快速充電，又不會(huì)引起電池溫度過高甚至熱失控？這就是PMS重要做的事。其實(shí)快充必然會(huì)引起發(fā)熱，發(fā)熱必然會(huì)加大熱失控風(fēng)險(xiǎn)，這是無法兩全的。所以現(xiàn)在所有PMS系統(tǒng)的工作內(nèi)容核心，就是嚴(yán)格控制充電電流，嚴(yán)格監(jiān)控電池組內(nèi)每一塊電池的溫度、電流、電壓和內(nèi)阻值。

至于如何監(jiān)控，監(jiān)控有沒有效？發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的解決方法是什么？是直接把大電流切斷？還是單獨(dú)切斷某個(gè)電池的供電？這里面有非常多的學(xué)問，而且這都是屬于軟件調(diào)校方面的算法。一些有實(shí)力的大廠，自然會(huì)投入非常多的資源用于PMS算法的優(yōu)化，但大家要了解，PMS算法的優(yōu)化，是非常燒錢非常漫長(zhǎng)的事情。

所以很多沒啥實(shí)力，或者是半路出家的廠家們，一般會(huì)退而求其次，直接去買別人開發(fā)好的通用算法。但通用算法不能保證一定適合這輛車的狀況。特別要指出的是，特斯拉的PMS算法是全球最先進(jìn)的，但由于特斯拉本身的電池組技術(shù)方法，是并聯(lián)上萬顆18650或21500圓柱形電芯實(shí)現(xiàn)，因此就算特斯拉的算法再先進(jìn)，面對(duì)上萬顆電池同時(shí)工作，特斯拉電池組的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，其實(shí)是遠(yuǎn)高于其他車廠的。因此大家也可以看到，特斯拉的自燃事故，幾乎是純電動(dòng)汽車?yán)镒罡叩摹?/p>

PMS并非萬能仙丹，電池本身性能才是

所以其實(shí)PMS的算法再先進(jìn)，處理速度再快，這種系統(tǒng)其實(shí)只是在應(yīng)急時(shí)救命用的，作為一輛車的動(dòng)力來源，電池組本身的性能和耐久性才是最重要的。只可惜，業(yè)界優(yōu)秀的電池組售價(jià)，一般是普通電池組的十倍以上，而花了十倍價(jià)格買來的優(yōu)秀電池組，在電容量、充電速度等任何方面，跟普通電池組是沒有差別的。只有在用了5年之后，優(yōu)秀電池組的價(jià)值才會(huì)開始慢慢體現(xiàn)出來，而這，并不能作為一輛純電動(dòng)汽車，在價(jià)格戰(zhàn)激烈的市場(chǎng)上獲得優(yōu)勢(shì)的辦法。

所以電動(dòng)汽車自燃頻發(fā)，不是PMS算法不好，也不是充電樁有問題，歸根到底，其實(shí)只是廠家不愿意給車裝上更貴，性能更穩(wěn)定的高端電池組而已。