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    電動(dòng)汽車BMS的關(guān)鍵是鋰電池管理精度

    2021-01-16 23:04:48陳晟
    電子產(chǎn)品世界 2021年8期
    關(guān)鍵詞:梯次生命周期電動(dòng)汽車

    陳晟

    車用動(dòng)力電池安全性是一個(gè)很復(fù)雜的課題,通過BMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析電池運(yùn)行的溫度、電壓和電流等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化,進(jìn)行提前預(yù)警已經(jīng)是提高電池安全的主要解決方案之一,獲得業(yè)界共識(shí)。

    此外,精確監(jiān)控電流和電壓分布至關(guān)重要,精度越高,就越能更好地了解電池單元的狀態(tài),從中獲取的容量就越多,電池組的運(yùn)行也就越可靠。電池管理系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響EV每次充電所能行駛的里程,電池過度充電可能會(huì)引起火災(zāi)或爆炸,而充電不足(或完全放電)則會(huì)導(dǎo)致電池失效??紤]到電池組占汽車總成本近40%,BMS性能的價(jià)值顯而易見,且隨著汽車設(shè)計(jì)師考慮保修和電池組的生命周期成本,這一點(diǎn)也就更加明顯。

    ADI BMS產(chǎn)品最大的強(qiáng)項(xiàng)在于鋰電池管理精度,未來的BMS產(chǎn)品將全面支持電池?zé)崾Э仡A(yù)警的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。無論面對(duì)什么環(huán)境,這些極高精度的產(chǎn)品都能把精度控制在非常小的波動(dòng)范圍內(nèi),且可以保持10年不變。這就能讓車廠以及電池供應(yīng)商大膽使用電池容量,而不會(huì)因?yàn)榫炔粔蚨拗菩阅?,從而達(dá)到同樣電池、同樣容量條件下提高整車?yán)m(xù)航里程的目的。

    例如,ADBMS6815是一款多單元電池堆監(jiān)控器,可測(cè)量多達(dá)12個(gè)串聯(lián)電池單元,總測(cè)量誤差(TME)小于1.5 mV。ADBMS6815具有(0~5)V的電池測(cè)量范圍,適合大多數(shù)電池化學(xué)應(yīng)用??稍?04 μs內(nèi)測(cè)量所有12個(gè)電池單元,并選擇較低的數(shù)據(jù)采集速率以便降噪。為同時(shí)監(jiān)測(cè)很長(zhǎng)的高壓電池串,可將多個(gè)ADBMS6815器件串聯(lián)。每個(gè)ADBMS6815都有一個(gè) isoSPI?接口,用于進(jìn)行不受RF干擾的遠(yuǎn)距離高速通信。多個(gè)器件以菊花鏈形式連接,并為所有器件連接一個(gè)主機(jī)處理器。該菊花鏈可雙向操作,即使通信路徑出錯(cuò),也能確保通信完整性。

    BMS的產(chǎn)品架構(gòu)在往2個(gè)方向發(fā)展,①BMS有線通信架構(gòu),即BMS每個(gè)電芯模組上有一個(gè)采樣板,采樣板之間通過隔離的雙絞線連接,組成一個(gè)環(huán)形的有線拓?fù)?。②未來的發(fā)展方向是無線BMS,每個(gè)模塊之間不再有傳輸?shù)耐ㄐ啪€。不管采用哪種通信技術(shù),BMS系統(tǒng)對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性的要求是一致的。

    無線BMS的優(yōu)勢(shì)正在獲得越來越多的生態(tài)廠商的關(guān)注和認(rèn)可。無線BMS使得電池從生產(chǎn)階段到退役回收的全生命周期健康管理得以實(shí)現(xiàn)。在電池的使用過程中,基于ADI的無線BMS方案,電池就有了可供追溯的身份證,可知道任何時(shí)候電池的使用狀況,并基于這些數(shù)據(jù)計(jì)算出它的監(jiān)控狀態(tài),這樣就可以評(píng)估它的殘值,未來可以進(jìn)行更好的梯次利用,比如變成一個(gè)大樓的備用電源或數(shù)據(jù)中心的備用電源,這也是一個(gè)未來發(fā)展的方向。

    針對(duì)無線BMS技術(shù),ADI已經(jīng)與包括中國(guó)車企在內(nèi)的全球多家車廠做驗(yàn)證測(cè)試,不僅可以提供芯片方案,也會(huì)提供相應(yīng)配套軟件支持客戶形成系統(tǒng)可用的量產(chǎn)方案,以此幫助客戶快速走向市場(chǎng)。ADI無線BMS在通用汽車搭載Ultium電池平臺(tái)的量產(chǎn)車輛中首先獲得應(yīng)用。

    在2020年初,ADI與中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)共同發(fā)起成立“電池全生命周期聯(lián)合創(chuàng)新中心”,聯(lián)合電池制造商、整車廠、充換電基礎(chǔ)設(shè)施提供商、電池梯次利用廠商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),共同實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車電池的關(guān)鍵特性持續(xù)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、安全的電池生命周期管理,為相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)協(xié)同提供重要數(shù)據(jù)支撐。

    這種基于云平臺(tái)的電芯級(jí)別全程無線監(jiān)控借助無線電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),不僅在汽車制造上實(shí)現(xiàn)降低成本,靈活的電池布局讓電動(dòng)車工業(yè)設(shè)計(jì)更加靈活,同時(shí)能夠在電池生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸整個(gè)流程中全程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和基于云平臺(tái)的監(jiān)測(cè)分析。這些信息可以實(shí)時(shí)傳遞到云端,汽車廠商可以通過這些數(shù)據(jù)延長(zhǎng)電池以及整個(gè)電動(dòng)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(píng)估電池的健康狀態(tài)以及殘值,促進(jìn)電動(dòng)汽車二手車市場(chǎng)的健康可持續(xù)發(fā)展,讓消費(fèi)者愿意去購(gòu)買電動(dòng)汽車;甚至在電池不能繼續(xù)服役于電動(dòng)汽車時(shí),仍然能根據(jù)實(shí)際存在的準(zhǔn)確容量評(píng)估有效服役于儲(chǔ)能等梯次利用場(chǎng)景。

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