上述觀點得到了ADI資深戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理陳晟的認同。他在接受《國際電子商情》采訪時表示，當前制約電動汽車市場發(fā)展主要有兩大因素：首先，對電動車續(xù)航里程和電池安全性仍有顧慮；其次，因關(guān)鍵大件電池殘值難以評估而導(dǎo)致二手車交易不暢，電池回收梯次利用也面臨瓶頸。lhvesmc

“如果我們能夠搭建一個可以實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集分析平臺，以及支持數(shù)據(jù)實時收集的無線電池管理系統(tǒng)(WBMS)，通過實時監(jiān)測并分析電池運行的溫度、電壓和電流等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化特性，對自燃風(fēng)險進行提前預(yù)警，或是對二手車電池進行殘值評估，上述兩大問題將有望得到解決。”陳晟說。lhvesmc

德州儀器(TI)中國區(qū)嵌入式與數(shù)字光處理應(yīng)用技術(shù)總監(jiān)師英同樣談到了電池管理系統(tǒng)(BMS)從有線走向無線的變化趨勢。眾所周知，當前主流電動汽車所采用的BMS架構(gòu)主要以有線方式為主，即通過基于菊花鏈配置的線束來連接電池組。然而，“這幾磅重的電纜會對續(xù)航里程、可靠性、價格和安全性等方面產(chǎn)生不可忽視的負面影響。”師英強調(diào)稱，“對新能源汽車而言，BMS的安全性是一個關(guān)鍵參考因素，要求非常嚴格。”lhvesmc

在他看來，傳統(tǒng)有線BMS方案的最大弊端，在于每節(jié)電池都必須通過電纜連接到一個調(diào)節(jié)電量表現(xiàn)的監(jiān)控器上，這使得線束和連接器成為導(dǎo)致電纜故障的常見原因。通常情況下，因為電纜故障而進行的保修費用高，更換電池也很昂貴。于是，為了使電纜連接更可靠，制造商往往采用重型銅線，導(dǎo)致電池管理系統(tǒng)中的電纜布置復(fù)雜且龐大。lhvesmc

傳統(tǒng)有線BMS方案是不是正在陷入一個無解的“死循環(huán)”之中？ADI和TI兩大模擬芯片巨頭力挺的WBMS方案又有何神奇之處？lhvesmc

從“有線”到“無線”

按照陳晟的說法，傳統(tǒng)電動汽車的電池連接非常復(fù)雜，電池模組之間需要相應(yīng)的線束連接，無線BMS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系統(tǒng)級產(chǎn)品內(nèi)，不再需要使用信號采樣線連接電池，避免了由于線纜和接插件的安裝錯誤造成的可靠性問題；節(jié)省了高達90%的線束和高達15%的電池組體積，提高了電池包的能量密度，提高設(shè)計靈活性和可制造性；并支持ASIL-D級別的功能安全和模塊級安全性。同時，電池組從有線連接到無線連接的轉(zhuǎn)變使汽車制造商能夠?qū)㈦妱悠嚻脚_靈活擴展至多種車型，以滿足消費者不斷發(fā)展的需求。ADI的無線BMS解決方案不僅可以簡化制造流程，還可以根據(jù)無線數(shù)據(jù)構(gòu)建新系統(tǒng)，從而加快整個行業(yè)向可持續(xù)未來的邁進。lhvesmc

在ADI和中國電動汽車百人會共同發(fā)起的一項名為“基于無線傳輸與云服務(wù)的汽車鋰電池壽命及健康狀態(tài)監(jiān)測”的項目中，我們看到了雙方為此做出的有益嘗試。這是一項基于ADI無線電池管理系統(tǒng)的技術(shù)和平臺方案，通過全程無線實時的電池數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以做到全生命周期的電池安全和性能監(jiān)測。目前，ADI為該項目提供了獨立開發(fā)的電池全生命周期端云結(jié)合管理平臺演示系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電池從制造過程(分容化成)、倉儲、電池運輸、車輛生產(chǎn)、道路行駛、維護，到二手車交易及電池梯次利用在內(nèi)的完整生命周期的監(jiān)測和管理。lhvesmc

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ADI無線BMS監(jiān)測解決方案可以覆蓋電動汽車電池的全生命周期 圖片來源：ADIlhvesmc

而基于云平臺的電芯級別全程無線監(jiān)控，無疑將無線電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢進一步外延，不僅在汽車制造上實現(xiàn)降低成本，更加靈活的電池布局讓電動車工業(yè)設(shè)計更加靈活，同時能夠在電池生產(chǎn)、倉儲、運輸整個流程中全程實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集和基于云平臺的監(jiān)測分析。lhvesmc

TI的無線BMS解決方案則基于CC2662R無線MCU、BQ79616-Q1電池監(jiān)控器和平衡器，功能安全概念采用專為無線BMS使用案例開發(fā)的新無線協(xié)議。根據(jù)師英的介紹，該無線BMS方案已經(jīng)通過了符合汽車安全完整性等級ASIL D認證，以及更高水準的國際標準化組織(ISO)26262認證，可實現(xiàn)超過99.999%的網(wǎng)絡(luò)可用性和300ms的網(wǎng)絡(luò)重啟更大可用性，多個電池單元能夠以±2mV的精度向主MCU發(fā)送電壓和溫度數(shù)據(jù)，且網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包錯誤率小于10-7。lhvesmc

考慮到汽車制造商的長期設(shè)計需求，TI無線BMS創(chuàng)新技術(shù)還能夠在多平臺上進行可靠擴展和系統(tǒng)級設(shè)計。例如汽車制造商能夠在不同的電池配置下(如具有32、48和60個電池單元的系統(tǒng)等)，將采用單個無線片上系統(tǒng)的電池模塊與多個BQ79616-Q1電池監(jiān)控器相連。此外，該系統(tǒng)設(shè)計可支持多達100個節(jié)點，每個節(jié)點都達到業(yè)界更低的延遲(低于2ms) ，并且每個節(jié)點的測量均可實現(xiàn)時間同步。lhvesmc

不會“一蹴而就”

不過，盡管前景看好，但TI電池管理系統(tǒng)工程經(jīng)理吳萬邦認為，從有線BMS方案遷移到無線BMS方案并非一蹴而就，設(shè)計工程師需要時間將新的方案融入其設(shè)計開發(fā)中。而在這一過程中，還需要對電源系統(tǒng)安全性、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性進行持續(xù)性驗證，以確保電池系統(tǒng)能夠在最大效率下安全運行，這對無線BMS的商用化至關(guān)重要。因此，為了進一步助力無線BMS方案的落地，TI也提供了從軟硬件到參考設(shè)計全流程解決方案，以加速相關(guān)產(chǎn)品的上市時間。lhvesmc

陳晟認為，從有線到無線BMS的轉(zhuǎn)換并不是一件輕松的工作，面臨著大量潛在的工程挑戰(zhàn)，尤其在可靠性與安全性方面。所有的性能指標以及參數(shù)，都必須經(jīng)過從理論到實驗室，再到各種復(fù)雜工況下的大量實車驗證。目前，通用汽車已經(jīng)將ADI 無線BMS技術(shù)應(yīng)用于自己的Ultium電池平臺中，并計劃擴展到不同子品牌和更多車型細分領(lǐng)域(從卡車到性能車等)。未來，ADI將在更多量產(chǎn)的項目上展示ADI方案經(jīng)過大批量驗證后的各項性能。lhvesmc

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ADI首款用于量產(chǎn)電動汽車的無線電池管理系統(tǒng) 圖片來源：ADIlhvesmc

實現(xiàn)無線BMS，需要半導(dǎo)體廠商、Tier1、車廠調(diào)整從生產(chǎn)到管理再到運營的諸多細節(jié)，將系統(tǒng)效益最大化。ADI方面的做法，是將這套無線電池管理與云平臺有機整合在一起的端云結(jié)合系統(tǒng)平臺，作為ADI與中國電動汽車百人會聯(lián)合打造的成果共享給包括鋰電池制造商、整車廠、充換電基礎(chǔ)設(shè)施以及電池回收在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)進行利用開發(fā)，以便于有效整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游的資源與需求，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的長期良性互動合作。lhvesmc

“整車廠掌握大量終端用戶電池運行數(shù)據(jù)，電池企業(yè)對電池特性非常熟悉能提供有效的數(shù)據(jù)分析能力，電池梯次應(yīng)用商家和二手車買主需要中立權(quán)威的電池性能監(jiān)測數(shù)據(jù)……”陳晟說，這些信息可以通過平臺實時傳遞到云端，汽車廠商可以通過這些數(shù)據(jù)延長電池以及整個電動汽車的生命周期；產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴可以利用這些數(shù)據(jù)評估電池的健康狀態(tài)以及殘值，促進電動汽車二手車市場的健康可持續(xù)發(fā)展，讓消費者愿意去購買電動汽車；甚至在電池不能繼續(xù)服役于電動汽車時，仍然能根據(jù)實際存在的準確容量評估有效的服役于儲能等梯次利用場景中。lhvesmc

本文為《國際電子商情》2021年3月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費雜志訂閱申請點擊 這里lhvesmc