前不久,，通用汽車官網(wǎng)宣布將在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)無線電池管理系統(tǒng)（BMS）在量產(chǎn)電動車上的應(yīng)用，這項(xiàng)與ADI聯(lián)合開發(fā)的技術(shù)幾乎完全基于無線,，所有基于Ultium電池打造的通用汽車電動車都將標(biāo)配無線電池管理系統(tǒng),。每一款采用無線電池管理系統(tǒng)的新車型無需開發(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)?；瘧?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，并推動電動車產(chǎn)品快速上市,。
其實(shí),，無線BMS已經(jīng)不算新的話題了，2017年的CES上曾展出過一款“來自2020年的”寶馬i3概念電動汽車,，憑借極具未來感的造型驚艷全場,，這款概念汽車當(dāng)時(shí)搭載的就是Linear（已被ADI收購）的無線BMS系統(tǒng)……無線BMS乘著概念汽車從CES開到了能夠?qū)嶋H量產(chǎn)的現(xiàn)在，而電動汽車市場也經(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)首款用于電動車的無線電池管理系統(tǒng)”的新聞報(bào)道,。
發(fā)力電池管理，打造核心驅(qū)動力
據(jù)乘聯(lián)會統(tǒng)計(jì),，2019年,、2020年上半年中國新能源乘用車銷量分別為102.5、31.3萬輛,，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)為這意味著中國的新能源汽車已由快速成長期進(jìn)入調(diào)整期,，其背后的原因，除開政策補(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的重要原因。如何在增長可能放緩的市場中破局而出,，瞄準(zhǔn)新能源汽車核心——電源,，打造技術(shù)競爭力極為重要。
將電源稱作為新能源汽車的核心毫不為過,，目前市面的新能源汽車主要采用鋰電池來提供動力,，動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,，對電池健康度的判斷也是殘值評估的重要標(biāo)準(zhǔn)。而鋰離子電池會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)首款用于電動車的無線電池管理系統(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)級產(chǎn)品內(nèi)”,，通過采用ADI公司經(jīng)過驗(yàn)證的業(yè)內(nèi)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(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無線BMS電池管理設(shè)備，就能夠更準(zhǔn)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無線BMS電池管理設(shè)備可以精準(zhǔn)讀取管理動力電池中的電量,，對電池包的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，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,，延長新能源汽車的使用時(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的二手殘值率,。甚至當(dāng)動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)境過于嚴(yán)苛,，無線系統(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障礙物傳送無線信息,，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,，并簡化了汽車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),。
無線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)無法提供的新功能。無線網(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,。通過簡單地增加支持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)的測量值加蓋時(shí)間戳,。能夠讓車輛中不同地方的測量值與時(shí)間相關(guān),，對于更準(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無線BMS也為汽車輕量化帶來了新的思路。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無線BMS帶來的線束減重能幫助實(shí)現(xiàn)更靈活的汽車操縱以及更長的汽車?yán)m(xù)航,。
無線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)通過提高車輛使用壽命期間的精度,，無線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)的無鈷電池化學(xué)材料,，如磷酸鐵鋰(LFP),。此外，無線BMS附加的系統(tǒng)功能使電池能夠測量和報(bào)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(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。
值得一提的是,，在年初召開的“中國電動汽車百人會論壇（2020）”期間,， ADI與中國電動汽車百人會簽署戰(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,，是新能源汽車的動力來源。實(shí)現(xiàn)對動力電池容量,、壽命,、安全、檢測,、回收等全生命周期監(jiān)測與管理對促進(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,、跨部門的產(chǎn)業(yè)研究平臺。毫無疑問,，基于ADI無線技術(shù)的BMS系統(tǒng)在電池包全生命周期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)電池組的全面的電量特性數(shù)據(jù)監(jiān)測和記錄,，并輕松調(diào)用，這對于新能源汽車二手市場汽車關(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估,。此外，新能源汽車退役后,，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)對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嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)憑借超過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)境中部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)變得實(shí)際可行：不管是在工業(yè)自動化領(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)傳輸帶來更智能,、更環(huán)保、更高效的解決方案,。