前不久，通用汽車官網(wǎng)宣布將在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)無(wú)線電池管理系統(tǒng)（BMS）在量產(chǎn)電動(dòng)車上的應(yīng)用，這項(xiàng)與ADI聯(lián)合開(kāi)發(fā)的技術(shù)幾乎完全基于無(wú)線，所有基于Ultium電池打造的通用汽車電動(dòng)車都將標(biāo)配無(wú)線電池管理系統(tǒng)。每一款采用無(wú)線電池管理系統(tǒng)的新車型無(wú)需開(kāi)發(fā)專屬的通信系統(tǒng)并重新設(shè)計(jì)線束布局，這有利于Ultium電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，覆蓋多個(gè)品牌以及從皮卡到性能車的多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，并推動(dòng)電動(dòng)車產(chǎn)品快速上市。
其實(shí)，無(wú)線BMS已經(jīng)不算新的話題了，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，憑借極具未來(lái)感的造型驚艷全場(chǎng)，這款概念汽車當(dāng)時(shí)搭載的就是Linear（已被ADI收購(gòu)）的無(wú)線BMS系統(tǒng)……無(wú)線BMS乘著概念汽車從CES開(kāi)到了能夠?qū)嶋H量產(chǎn)的現(xiàn)在，而電動(dòng)汽車市場(chǎng)也經(jīng)歷著波瀾壯闊的改變。近日，ADI官方也發(fā)出了“推出汽車行業(yè)首款用于電動(dòng)車的無(wú)線電池管理系統(tǒng)”的新聞報(bào)道。
發(fā)力電池管理，打造核心驅(qū)動(dòng)力
據(jù)乘聯(lián)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2019年、2020年上半年中國(guó)新能源乘用車銷量分別為102.5、31.3萬(wàn)輛，同比增速分別為3.2%和-44.0%。新能源汽車銷量的斷崖式下降，除了疫情的特殊原因外，業(yè)界有觀點(diǎn)認(rèn)為這意味著中國(guó)的新能源汽車已由快速成長(zhǎng)期進(jìn)入調(diào)整期，其背后的原因，除開(kāi)政策補(bǔ)貼的削弱以外，新能源汽車電池安全性、二手殘值率低等原因也是影響新能源汽車銷量增長(zhǎng)的重要原因。如何在增長(zhǎng)可能放緩的市場(chǎng)中破局而出，瞄準(zhǔn)新能源汽車核心——電源，打造技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力極為重要。
將電源稱作為新能源汽車的核心毫不為過(guò)，目前市面的新能源汽車主要采用鋰電池來(lái)提供動(dòng)力，動(dòng)力電池成本占到整車成本的三分之一以上，是決定汽車性能的核心因素，在二手車市場(chǎng)，對(duì)電池健康度的判斷也是殘值評(píng)估的重要標(biāo)準(zhǔn)。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(tǒng)的重要性，它是連接電池與用戶之間的紐帶。
BMS精準(zhǔn)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(xiàn)新能源汽車從性能、成本到安全性的創(chuàng)新突破，是各大車企、電池企業(yè)研發(fā)的主要方向。在ADI發(fā)布推出汽車行業(yè)首款用于電動(dòng)車的無(wú)線電池管理系統(tǒng)的官方新聞中，也還提到“將電源、電池管理、射頻通信和系統(tǒng)功能等所有集成電路、硬件和軟件整合在單個(gè)系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品內(nèi)”，通過(guò)采用ADI公司經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先BMS電池電芯測(cè)量技術(shù)，支持ASIL-D安全性和模塊級(jí)安全性。
BMS差異化核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量電池的精度。利用ADI高精度的電池監(jiān)控技術(shù)，可以提升10%-15%的電池可用容量和相應(yīng)的行駛里程。相比傳統(tǒng)的BMS電池管理系統(tǒng)，ADI的解決方案是基于5%的測(cè)量精準(zhǔn)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(cè)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(zhǔn)的ADI無(wú)線BMS電池管理設(shè)備，就能夠更準(zhǔn)確的去衡量這些測(cè)量誤差，而且誤差也更小。
最高精確到5%的電池測(cè)量，能夠有效解決新能源汽車的電池焦慮。據(jù)規(guī)定，剩余容量低于80%的新能源汽車電池就必須“退役”， ADI無(wú)線BMS電池管理設(shè)備可以精準(zhǔn)讀取管理動(dòng)力電池中的電量，對(duì)電池包的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并隨之調(diào)整模塊和傳感器，以保障電池在車輛生命周期內(nèi)的健康，延長(zhǎng)新能源汽車的使用時(shí)間，對(duì)于電池情況的隨時(shí)掌握，同時(shí)也提升了新能源汽車的二手殘值率。甚至當(dāng)動(dòng)力電池在新能源汽車上退役以后，精準(zhǔn)的電量管理還能保證動(dòng)力電池組可以二次利用在山區(qū)照明等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)電池的多次利用。
打破線束束縛，SmartMesh無(wú)線可靠連接
在傳統(tǒng)的觀念里，人們一直認(rèn)為車輛中的金屬和高EMI環(huán)境過(guò)于嚴(yán)苛，無(wú)線系統(tǒng)難以作為車輛內(nèi)部通信載體。然而，ADI的SmartMesh網(wǎng)絡(luò)可運(yùn)用多樣化的通路和頻率繞過(guò)障礙物傳送無(wú)線信息，并降低干擾，從而提供了真正冗余的互聯(lián)系統(tǒng)，使得車內(nèi)線束大幅度減少，解決了汽車運(yùn)行中可能產(chǎn)生的連接器、電纜和束線布線等機(jī)械故障，反而提供了整體系統(tǒng)的可靠性，并簡(jiǎn)化了汽車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
無(wú)線BMS電池管理系統(tǒng)
采用SmartMesh網(wǎng)絡(luò)的BMS有潛力提供目前有線系統(tǒng)無(wú)法提供的新功能。無(wú)線網(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布線的地方安裝傳感器。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(jì)算準(zhǔn)確度有密切關(guān)系的其他數(shù)據(jù)，如電流和溫度。SmartMesh用幾微秒時(shí)間就能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，并準(zhǔn)確地給每個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值加蓋時(shí)間戳。能夠讓車輛中不同地方的測(cè)量值與時(shí)間相關(guān)，對(duì)于更準(zhǔn)確地計(jì)算電池充電狀態(tài)（SoC）和健康狀態(tài)（SOH）而言，這是一種強(qiáng)大的功能。在每個(gè)模塊處具本地處理能力的SmartMesh節(jié)點(diǎn)改善了BMS的運(yùn)行，還有可能實(shí)現(xiàn)智能電池模塊，這類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BMS也為汽車輕量化帶來(lái)了新的思路。在本次通用汽車上量產(chǎn)的Ultium電池，整體節(jié)省了高達(dá)90%的線束和高達(dá)15%的電池組體積，在不會(huì)影響電池使用壽命內(nèi)的里程數(shù)和精度同時(shí)，也極大地減小了整車重量，這對(duì)汽車的整體設(shè)計(jì)幫助不小。汽車輕量化一直是個(gè)熱門(mén)話題，“寧減十馬力，不增一公斤”，復(fù)合材料車身、優(yōu)化車體結(jié)構(gòu)……汽車工程師總是絞盡腦汁的為汽車“減肥”。ADI無(wú)線BMS帶來(lái)的線束減重能幫助實(shí)現(xiàn)更靈活的汽車操縱以及更長(zhǎng)的汽車?yán)m(xù)航。
無(wú)線BMS為新能源電池管理拓展更多可能
在ADI的新聞通稿中，ADI還強(qiáng)調(diào)通過(guò)提高車輛使用壽命期間的精度，無(wú)線BMS系統(tǒng)可最大化單個(gè)電芯的能量利用率，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的車輛續(xù)航里程，并支持安全且可持續(xù)的無(wú)鈷電池化學(xué)材料，如磷酸鐵鋰(LFP)。此外，無(wú)線BMS附加的系統(tǒng)功能使電池能夠測(cè)量和報(bào)告其自身性能，提升早期故障檢測(cè)，并優(yōu)化電池組裝配。從電池組裝到倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸，再到安裝、維護(hù)和梯次利用，在整個(gè)電池壽命周期中均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
值得一提的是，在年初召開(kāi)的“中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2020）”期間， ADI與中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)簽署戰(zhàn)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”。 電池是新能源汽車的重要組成部件，是新能源汽車的動(dòng)力來(lái)源。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池容量、壽命、安全、檢測(cè)、回收等全生命周期監(jiān)測(cè)與管理對(duì)促進(jìn)新能源汽車推廣使用至關(guān)重要。此次成立的創(chuàng)新中心將著手于調(diào)研解決新能源車電池領(lǐng)域，如電池安全、電池估值和數(shù)據(jù)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(tái)。毫無(wú)疑問(wèn)，基于ADI無(wú)線技術(shù)的BMS系統(tǒng)在電池包全生命周期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)電池組的全面的電量特性數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和記錄，并輕松調(diào)用，這對(duì)于新能源汽車二手市場(chǎng)汽車關(guān)鍵的額=電池包性能提供了透明的數(shù)據(jù)，有利于二手車殘值的公正評(píng)估。此外，新能源汽車退役后，這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)電池包的二次利用也將發(fā)揮重要作用。
總結(jié)
除了在車內(nèi)BMS中的運(yùn)用，SmartMesh嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)憑借超過(guò)99.999% 的數(shù)據(jù)可靠性以及大于10 年的電池壽命，使得在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中部署無(wú)線傳感器網(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(shù)據(jù)中心領(lǐng)域、遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域……SmartMesh都能大放異彩，為數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)更智能、更環(huán)保、更高效的解決方案。