電動汽車BMS的關(guān)鍵是鋰電池管理精度

陳晟

車用動力電池安全性是一個很復(fù)雜的課題，通過BMS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，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。

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引起火災(zāi)或爆炸，而充電不足（或完全放電）則會導(dǎo)致電池失效。考慮到電池組占汽車總成本近40%，BMS性能的價值顯而易見，且隨著汽車設(shè)計師考慮保修和電池組的生命周期成本，這一點也就更加明顯。

ADI BMS產(chǎn)品最大的強項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)警的中國國家標(biāo)準(zhǔn)。無論面對什么環(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，而不會因為精度不夠而限制性能，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，可測量多達(dá)12個串聯(lián)電池單元，總測量誤差（TME）小于1.5 mV。ADBMS6815具有（0～5）V的電池測量范圍，適合大多數(shù)電池化學(xué)應(yīng)用。可在304 μs內(nèi)測量所有12個電池單元，并選擇較低的數(shù)據(jù)采集速率以便降噪。為同時監(jiān)測很長的高壓電池串，可將多個ADBMS6815器件串聯(lián)。每個ADBMS6815都有一個 isoSPI？接口，用于進(jìn)行不受RF干擾的遠(yuǎn)距離高速通信。多個器件以菊花鏈形式連接，并為所有器件連接一個主機處理器。該菊花鏈可雙向操作，即使通信路徑出錯，也能確保通信完整性。

BMS的產(chǎn)品架構(gòu)在往2個方向發(fā)展，①BMS有線通信架構(gòu)，即BMS每個電芯模組上有一個采樣板，采樣板之間通過隔離的雙絞線連接，組成一個環(huán)形的有線拓?fù)洹＂谖磥淼陌l(fā)展方向是無線BMS，每個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)對于信號傳輸?shù)膶崟r性、可靠性的要求是一致的。

無線BMS的優(yōu)勢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，可知道任何時候電池的使用狀況，并基于這些數(shù)據(jù)計算出它的監(jiān)控狀態(tài)，這樣就可以評估它的殘值，未來可以進(jìn)行更好的梯次利用，比如變成一個大樓的備用電源或數(shù)據(jù)中心的備用電源，這也是一個未來發(fā)展的方向。

針對無線BMS技術(shù)，ADI已經(jīng)與包括中國車企在內(nèi)的全球多家車廠做驗證測試，不僅可以提供芯片方案，也會提供相應(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。ADI無線BMS在通用汽車搭載Ultium電池平臺的量產(chǎn)車輛中首先獲得應(yīng)用。

在2020年初，ADI與中國電動汽車百人會共同發(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)，共同實現(xiàn)對電動汽車電池的關(guān)鍵特性持續(xù)監(jiān)測，實現(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。

這種基于云平臺的電芯級別全程無線監(jiān)控借助無線電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢，不僅在汽車制造上實現(xiàn)降低成本，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。這些信息可以實時傳遞到云端，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(jìn)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(zhǔn)確容量評估有效服役于儲能等梯次利用場景。