前不久，通用汽車(chē)官網(wǎng)宣布將在業(yè)內率先實(shí)現無(wú)線(xiàn)電池管理系統（BMS）在量產(chǎn)電動(dòng)車(chē)上的應用，這項與ADI聯(lián)合開(kāi)發(fā)的技術(shù)幾乎完全基于無(wú)線(xiàn)，所有基于Ultium電池打造的通用汽車(chē)電動(dòng)車(chē)都將標配無(wú)線(xiàn)電池管理系統。每一款采用無(wú)線(xiàn)電池管理系統的新車(chē)型無(wú)需開(kāi)發(fā)專(zhuān)屬的通信系統并重新設計線(xiàn)束布局，這有利于Ultium電池實(shí)現規�；瘧�，覆蓋多個(gè)品牌以及從皮卡到性能車(chē)的多個(gè)細分市場(chǎng)，并推動(dòng)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品快速上市。
其實(shí)，無(wú)線(xiàn)BMS已經(jīng)不算新的話(huà)題了，2017年的CES上曾展出過(guò)一款“來(lái)自2020年的”寶馬i3概念電動(dòng)汽車(chē)，憑借極具未來(lái)感的造型驚艷全場(chǎng)，這款概念汽車(chē)當時(shí)搭載的就是Linear（已被ADI收購）的無(wú)線(xiàn)BMS系統……無(wú)線(xiàn)BMS乘著(zhù)概念汽車(chē)從CES開(kāi)到了能夠實(shí)際量產(chǎn)的現在，而電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)也經(jīng)歷著(zhù)波瀾壯闊的改變。近日，ADI官方也發(fā)出了“推出汽車(chē)行業(yè)首款用于電動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)電池管理系統”的新聞報道。
發(fā)力電池管理，打造核心驅動(dòng)力
據乘聯(lián)會(huì )統計，2019年、2020年上半年中國新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量分別為102.5、31.3萬(wàn)輛，同比增速分別為3.2%和-44.0%。新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的斷崖式下降，除了疫情的特殊原因外，業(yè)界有觀(guān)點(diǎn)認為這意味著(zhù)中國的新能源汽車(chē)已由快速成長(cháng)期進(jìn)入調整期，其背后的原因，除開(kāi)政策補貼的削弱以外，新能源汽車(chē)電池安全性、二手殘值率低等原因也是影響新能源汽車(chē)銷(xiāo)量增長(cháng)的重要原因。如何在增長(cháng)可能放緩的市場(chǎng)中破局而出，瞄準新能源汽車(chē)核心——電源，打造技術(shù)競爭力極為重要。
將電源稱(chēng)作為新能源汽車(chē)的核心毫不為過(guò)，目前市面的新能源汽車(chē)主要采用鋰電池來(lái)提供動(dòng)力，動(dòng)力電池成本占到整車(chē)成本的三分之一以上，是決定汽車(chē)性能的核心因素，在二手車(chē)市場(chǎng)，對電池健康度的判斷也是殘值評估的重要標準。而鋰離子電池會(huì )不斷損耗的材料特性，也決定了BMS電池管理系統的重要性，它是連接電池與用戶(hù)之間的紐帶。
BMS精準獲取剩余電量
因此，如何通過(guò)電池管理技術(shù)的突破，去實(shí)現新能源汽車(chē)從性能、成本到安全性的創(chuàng )新突破，是各大車(chē)企、電池企業(yè)研發(fā)的主要方向。在A(yíng)DI發(fā)布推出汽車(chē)行業(yè)首款用于電動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)電池管理系統的官方新聞中，也還提到“將電源、電池管理、射頻通信和系統功能等所有集成電路、硬件和軟件整合在單個(gè)系統級產(chǎn)品內”，通過(guò)采用ADI公司經(jīng)過(guò)驗證的業(yè)內領(lǐng)先BMS電池電芯測量技術(shù)，支持ASIL-D安全性和模塊級安全性。
BMS差異化核心競爭優(yōu)勢在于測量電池的精度。利用ADI高精度的電池監控技術(shù)，可以提升10%-15%的電池可用容量和相應的行駛里程。相比傳統的BMS電池管理系統，ADI的解決方案是基于5%的測量精準度，放電至25%最低安全電量和充電至85%最高安全電量，這使電池只有60%的可使用電量。如果測量誤差從5%降到1%，可使用的電量就可以從60%升到68%，放電量能從25%降到21%的最低安全電量。在電池包都是一樣的情況下，使用更精準的ADI無(wú)線(xiàn)BMS電池管理設備，就能夠更準確的去衡量這些測量誤差，而且誤差也更小。
最高精確到5%的電池測量，能夠有效解決新能源汽車(chē)的電池焦慮。據規定，剩余容量低于80%的新能源汽車(chē)電池就必須“退役”， ADI無(wú)線(xiàn)BMS電池管理設備可以精準讀取管理動(dòng)力電池中的電量，對電池包的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并隨之調整模塊和傳感器，以保障電池在車(chē)輛生命周期內的健康，延長(cháng)新能源汽車(chē)的使用時(shí)間，對于電池情況的隨時(shí)掌握，同時(shí)也提升了新能源汽車(chē)的二手殘值率。甚至當動(dòng)力電池在新能源汽車(chē)上退役以后，精準的電量管理還能保證動(dòng)力電池組可以二次利用在山區照明等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現電池的多次利用。
打破線(xiàn)束束縛，SmartMesh無(wú)線(xiàn)可靠連接
在傳統的觀(guān)念里，人們一直認為車(chē)輛中的金屬和高EMI環(huán)境過(guò)于嚴苛，無(wú)線(xiàn)系統難以作為車(chē)輛內部通信載體。然而，ADI的SmartMesh網(wǎng)絡(luò )可運用多樣化的通路和頻率繞過(guò)障礙物傳送無(wú)線(xiàn)信息，并降低干擾，從而提供了真正冗余的互聯(lián)系統，使得車(chē)內線(xiàn)束大幅度減少，解決了汽車(chē)運行中可能產(chǎn)生的連接器、電纜和束線(xiàn)布線(xiàn)等機械故障，反而提供了整體系統的可靠性，并簡(jiǎn)化了汽車(chē)管理系統的設計。
無(wú)線(xiàn)BMS電池管理系統
采用SmartMesh網(wǎng)絡(luò )的BMS有潛力提供目前有線(xiàn)系統無(wú)法提供的新功能。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )允許靈活地放置電池模塊，以及在以前不適合束線(xiàn)布線(xiàn)的地方安裝傳感器。通過(guò)簡(jiǎn)單地增加支持SmartMesh的傳感器，BMS主器件也可以收集與電池充電狀態(tài)（SoC）計算準確度有密切關(guān)系的其他數據，如電流和溫度。SmartMesh用幾微秒時(shí)間就能夠自動(dòng)實(shí)現每個(gè)節點(diǎn)的時(shí)間同步，并準確地給每個(gè)節點(diǎn)的測量值加蓋時(shí)間戳。能夠讓車(chē)輛中不同地方的測量值與時(shí)間相關(guān)，對于更準確地計算電池充電狀態(tài)（SoC）和健康狀態(tài)（SOH）而言，這是一種強大的功能。在每個(gè)模塊處具本地處理能力的SmartMesh節點(diǎn)改善了BMS的運行，還有可能實(shí)現智能電池模塊，這類(lèi)模塊可以提供模塊診斷和通信，以提升組裝和服務(wù)水平。
ADI無(wú)線(xiàn)BMS也為汽車(chē)輕量化帶來(lái)了新的思路。在本次通用汽車(chē)上量產(chǎn)的Ultium電池，整體節省了高達90%的線(xiàn)束和高達15%的電池組體積，在不會(huì )影響電池使用壽命內的里程數和精度同時(shí)，也極大地減小了整車(chē)重量，這對汽車(chē)的整體設計幫助不小。汽車(chē)輕量化一直是個(gè)熱門(mén)話(huà)題，“寧減十馬力，不增一公斤”，復合材料車(chē)身、優(yōu)化車(chē)體結構……汽車(chē)工程師總是絞盡腦汁的為汽車(chē)“減肥”。ADI無(wú)線(xiàn)BMS帶來(lái)的線(xiàn)束減重能幫助實(shí)現更靈活的汽車(chē)操縱以及更長(cháng)的汽車(chē)續航。
無(wú)線(xiàn)BMS為新能源電池管理拓展更多可能
在A(yíng)DI的新聞通稿中，ADI還強調通過(guò)提高車(chē)輛使用壽命期間的精度，無(wú)線(xiàn)BMS系統可最大化單個(gè)電芯的能量利用率，從而實(shí)現優(yōu)異的車(chē)輛續航里程，并支持安全且可持續的無(wú)鈷電池化學(xué)材料，如磷酸鐵鋰(LFP)。此外，無(wú)線(xiàn)BMS附加的系統功能使電池能夠測量和報告其自身性能，提升早期故障檢測，并優(yōu)化電池組裝配。從電池組裝到倉儲和運輸，再到安裝、維護和梯次利用，在整個(gè)電池壽命周期中均可實(shí)現遠程數據監測。
值得一提的是，在年初召開(kāi)的“中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2020）”期間， ADI與中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )簽署戰略合作備忘錄，共同發(fā)起成立“電池全生命周期聯(lián)合創(chuàng )新中心”。 電池是新能源汽車(chē)的重要組成部件，是新能源汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。實(shí)現對動(dòng)力電池容量、壽命、安全、檢測、回收等全生命周期監測與管理對促進(jìn)新能源汽車(chē)推廣使用至關(guān)重要。此次成立的創(chuàng )新中心將著(zhù)手于調研解決新能源車(chē)電池領(lǐng)域，如電池安全、電池估值和數據共享等一系列關(guān)鍵問(wèn)題，并將吸納更多產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)加入形成跨行業(yè)、跨學(xué)科、跨部門(mén)的產(chǎn)業(yè)研究平臺。毫無(wú)疑問(wèn)，基于A(yíng)DI無(wú)線(xiàn)技術(shù)的BMS系統在電池包全生命周期內可以實(shí)現對每個(gè)電池組的全面的電量特性數據監測和記錄，并輕松調用，這對于新能源汽車(chē)二手市場(chǎng)汽車(chē)關(guān)鍵的額=電池包性能提供了透明的數據，有利于二手車(chē)殘值的公正評估。此外，新能源汽車(chē)退役后，這些監測數據對電池包的二次利用也將發(fā)揮重要作用。
總結
除了在車(chē)內BMS中的運用，SmartMesh嵌入式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )憑借超過(guò)99.999% 的數據可靠性以及大于10 年的電池壽命，使得在最具挑戰性的環(huán)境中部署無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )變得實(shí)際可行：不管是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域、數據中心領(lǐng)域、遠程監控領(lǐng)域……SmartMesh都能大放異彩，為數據傳輸帶來(lái)更智能、更環(huán)保、更高效的解決方案。 |
