前不久，通用汽車官網(wǎng)宣布將在業(yè)內(nèi)率先實現(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)計線束布局，這有利于Ultium電池實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，覆蓋多個品牌以及從皮卡到性能車的多個細分市場，并推動電動車產(chǎn)品快速上市。
其實，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，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)界有觀點認為這意味著中國的新能源汽車已由快速成長期進入調(diào)整期，其背后的原因，除開政策補貼的削弱以外，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準。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精準獲取剩余電量
因此，如何通過電池管理技術(shù)的突破，去實現(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系統(tǒng)級產(chǎn)品內(nèi)”，通過采用ADI公司經(jīng)過驗證的業(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無線BMS電池管理設(shè)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)備可以精準讀取管理動力電池中的電量，對電池包的健康狀況進行實時監(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間，對于電池情況的隨時掌握，同時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)照明等多個領(lǐng)域，實現(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，人們一直認為車輛中的金屬和高EMI環(huán)境過于嚴苛，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，解決了汽車運行中可能產(chǎn)生的連接器、電纜和束線布線等機械故障，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。
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）計算準確度有密切關(guān)系的其他數(shù)據(jù)，如電流和溫度。SmartMesh用幾微秒時間就能夠自動實現(xiàn)每個節(jié)點的時間同步，并準確地給每個節(jié)點的測量值加蓋時間戳。能夠讓車輛中不同地方的測量值與時間相關(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。在每個模塊處具本地處理能力的SmartMesh節(jié)點改善了BMS的運行，還有可能實現(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90%的線束和高達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，也極大地減小了整車重量，這對汽車的整體設(shè)計幫助不小。汽車輕量化一直是個熱門話題，“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現(xiàn)更靈活的汽車操縱以及更長的汽車續(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)可最大化單個電芯的能量利用率，從而實現(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，在整個電池壽命周期中均可實現(xiàn)遠程數(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)可以實現(xiàn)對每個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。