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      2021 IAS展
      運動控制

      電動車輛的電池管理系統和使用壽命

        2021年05月21日  

        在世界各地縱橫交錯的高速公路上,正在發生一場變革 —— 百年來使用化石燃料的汽車正轉變為清潔、高效的電動車輛 (EV)。未來十年,EV 市場預計將增長 10 倍,而為了給數以百萬計的電動車輛提供動力,監控、管理和維護高性能電池的需求也將日益增長。

        當今電池市場的推動力不只是成本,還有對續航里程更長的車輛、更短的充電時間以及更高功能安全的需求。為了滿足這些嚴格的電池管理系統要求,必須遵守最高標準并最大限度減少偏差。

        由于電動車輛 40% 的價格取決于電池,因此性能和電池壽命已成為 EV 品牌取得成功的主要因素。作為電池管理系統 (BMS) 領域的領導者,ADI 公司 (ADI) 與客戶合作,尋找最佳關鍵流程來監控和管理電動車輛電池,并確保其安全性、生產力和使用壽命。

      概覽

        ? 公司

        ADI 收購凌力爾特后,ADI 的產品系列包括 2008 年推出的首款集成式高壓電池堆棧監控器。從那時起,我們就一直致力于提供最高性能的解決方案。如今,我們正在開發第 5 代產品。

        ? 挑戰

        EV 市場的增長日益需要電池制造商、供應鏈和汽車品牌提供高質量、可靠的電池技術來滿足需求。

        ? 應用

        電池監控和管理。

        ? 關注事項

        原始設備制造商非常關注電池的安全性、成本、效率和使用壽命。

        ? 目標

        改進 BMS,以確保安全性、提高可靠性、增強性能并延長 EV 電池的使用壽命。

      投資于更好的電池管理系統

        BMS 能夠密切監視、控制和分配整個電池系統在使用壽命期間的可靠充電和放電。精確監控電流和電壓分布至關重要,因為電池過度充電可能會引起火災或爆炸,而充電不足(或完全放電)則會導致電池失效。電池管理系統的質量直接影響 EV 每次充電所能行駛的里程數。優質的電池管理系統能夠最大限度地延長電池的整體使用壽命,從而降低擁有成本。

        在這種情況下,價格水平變得不那么重要,而長期價值則成為關鍵指標。這是因為您力求在電池的整個使用壽命內獲得更好的性能?!罢劦骄?,以及車輛整個使用壽命內的精度,沒有任何取舍可言,”ADI BMS 總經理 Mike Kultgen 表示,“精度越高,就越能更好地了解電池單元的狀態,從中獲取的容量就越多,電池組的運行也就越可靠?!笨紤]到電池組的投資,BMS 性能的價值是顯而易見的,且隨著汽車設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1。

      電池管理的嚴格要求

        電池對設計團隊提出了極高的要求,因為他們需要考慮一系列的優先事項,包括價格、可靠性和安全性。在處理提供 48 伏到 800 伏電壓的 EV 系統時,您不能冒任何風險。

        為了在駕駛者踩下踏板的瞬間提供超過 100 千瓦的電能,電池系統必須在數百伏特的電壓下才能高效工作。然而,鋰電池只能提供幾伏特的電壓。為了獲得足夠的功率,需要將大量電池串聯在一起,形成一個很長的電池堆棧。通常電動車可能使用 100 個單獨的電池,在電池堆棧的頂部提供 350 伏特的電壓。但這帶來了一些挑戰。

        在長長的電池堆棧中,如果有一個電池失效,實際上相當于所有的電池都失效了。因此,您需要監控和管理所有的電池 — 為電池充電、放電,且在車輛生命周期的每一天都要如此。鋰電池不能在極限充放電情況下工作,而必須保持在非常特定的范圍內,例如 15% 到 85%,否則電池性能就會下降。

      監視和管理電源

        ADI 的 BMS 可在從電池組生產到報廢的整個周期中提供精確的電池測量信息。電子設備直接連接到電池堆棧中的每個電池,報告與電池電流對應的電壓和溫度。系統可提供充電狀態和健康狀態。每個電池的電流和溫度必須通過中央處理器的復雜算法進行監控。ADI 內置了強大的通信接口,同時支持模塊化設計(架構)。它是完全可擴展的,適用于我們不同的客戶群體。

        “BMS 對電池進行持續監控,能夠隨時在各種溫度和工作條件下提供可靠的測量精度。系統知道每時每刻的狀況,并且 100% 依賴于它從 ADI 芯片接收到的信息?!?/FONT>Mike Kultgen ——ADI BMS總經理

      關鍵價值:精度、可靠性和穩定性

        與 ADI 電池管理系統專家密切合作的好處不僅限于可以接觸到種類多樣的組件和產品。他們為原始設備制造商提供我們的系統級專業知識、深厚的領域知識以及多年的 BMS 實際設計經驗。原始設備制造商可以提高每次充電行駛里程效率、延長電池使用壽命、確保安全性并提高品牌信任。

        ADI AUTG 副總裁 Patrick Morgan 表示,“客戶告訴我們,他們需要信任產品才使用我們的產品。因此,我們在他們的現場或我們的工廠舉辦技術峰會,并邀請我們的關鍵設計師和應用工程師與他們的團隊會面。我們花了一兩天的時間介紹我們的發展規劃,了解他們需要解決的問題,然后討論我們將如何解決他們的特定問題。我們通過專注于合作來建立信任?!?/FONT>

      解決問題,尋找解決方案

        “一家總部設在亞洲的客戶要求我們圍繞舊有電池管理系統設計新的電池管理系統,”ADI 應用經理 Cuyler Latorraca 說,“我們研究了他們的設想、系統要求和操作環境。我們發現,他們的接地方案導致系統測量存在誤差,這是業界常見的問題,然后我們采取措施消除了該誤差。"

      ADI 高性能 BMS 為超級跑車提供動力

        Rimac C_Two高性能超級跑車具有 1,914 馬力,0-60 mph 加速時間 1.85 秒,速度可達 258 mph。這款全電動超級跑車展現了 Rimac 的技術實力,采用了由 6960 個鋰錳鎳電池組成的電池組,充分發揚了真正的創新精神和激情。

        約在 10 年前,一位 21 歲的發明家在克羅地亞的一間車庫里創建了 Rimac Automobili,如今公司已經發展為一家擁有 600 位員工的技術巨頭。Rimac 致力于為全球汽車公司設計、開發和制造電動超級跑車和高性能電氣化系統。

        憑借 ADI 公司的高精度BMS集成電路( IC ),Rimac 電動汽車可通過對電芯進行高精度測量,從電池中盡可能獲取電能和電量。復雜的診斷技術使系統能夠監測電池的特性、電壓和溫度,以隨時確定電量狀態。ADI 公司汽車電氣化和信息娛樂部副總裁 Patrick Morgan 表示:“高準精度會直接轉為快速充電時間、最大化的電池容量和里程?!?/FONT>

        Rimac 首席執行官 Mate Rimac 表示:“Rimac 是高性能電動汽車領域的技術強者。我們為全球眾多汽車公司開發和制造關鍵的電氣化系統,同時我們自己的超級跑車也為電動汽車的性能樹立了更高的標桿。我們采用的電池管理系統是全球要求極為嚴苛的應用,需實現極高的精度、極短時間內的電流和電壓劇烈變化以及在電池管理控制系統內的快速動態調整。我們決定在整個產品線上采用 ADI 公司的電池管理 IC 產品組合。我們已經在市場上對該類 IC 進行了對比測試,結果證實 ADI 公司的產品能夠在汽車的整個生命周期內提供高精度的測量和產品可靠性,因此被我們選中?!?/FONT>

      著眼于未來

        “高壓電池系統技術日新月異,”ADI BMS 市場經理 Greg Zimmer 說,我們在增加容量、延長使用壽命方面承受著很大的壓力。業界將如何實現這一目標?在打造能夠持續使用 10 年的電池的同時,我們如何從電池組中獲取更多電能、增加其續航里程、支持更快的充電,并開發集中式和模塊化的設計?

        ADI 不僅關注客戶目前面臨的問題,更著眼于未來,關注持續改進的過程。我們將繼續推出能夠最大限度增加每次充電續航里程、減少總重量并降低電池系統總成本的解決方案,以引領行業發展。我們擁有豐富的系統級經驗和龐大的組件系列(一個集成電路中有 3 至 18 節電池,支持的電池數量選擇超過其他任何競爭對手),這使我們從競爭中脫穎而出。

      我們還沒有達到 BMS 的頂峰

        ADI 與原始設備制造商合作,通過架構創新來改進未來解決并溝通功率密度、精度和重量挑戰的方式。我們將繼續開展創新,我們的第 5 代 BMS 有望在明年投入車輛生產。

        BMS:ADI 優勢

        ADI 在電池管理系統領域處于領先地位,滿足 EV 市場對安全、高質量、高性能電池日益增長的需求。憑借豐富的系統級經驗,以及多樣化的組件產品,我們提供的合作伙伴關系將令客戶受益匪淺。

        ● 行業領先的卓越精度和穩定性

        ● 通過單一組件和簡化設計全面支持 ASIL D

        ● 高速、EMI 可靠、電氣隔離、具有冗余的低成本菊花鏈,可應對故障情況

        ● 產品安裝基礎雄厚,有四代產品已投入現場使用

        ● 通過一系列 BMS 產品提供系統級解決方案

      對工業、環境和全球健康的影響

        普通消費者中普遍存在一個誤解就是:電動汽車性能不高,比不上燃油汽車的性能。ADI 和 RIMAC 一起澄清了這一誤解,并開始幫助重新確定高性能電動汽車能夠達到的目標。RIMAC C_Two 高性能超級跑車憑借 ADI 的高性能 BMS,擁有驚人的 1914 馬力,0-60 mph 的加速時間 1.85 秒,速度可達為 258 mph。

        ADI 和 RIMAC 不僅為高性能技術社區樹立了榜樣,還幫助激發消費者的熱情,提高了高性能電動汽車和整體電動汽車的用戶采用率。

        根據世界衛生組織的統計,空氣污染是一個無聲殺手,每年造成 420 萬人死亡,還將人類壽命縮短了 1.8 年。通過與 RIMAC 和其他電動汽車供應商合作,ADI 公司正掃除阻礙,而且還通過減少碳排放,打造一個更清潔、更能持續發展的環境。

        ADI 一直致力于創造更環保的環境和改善全球人民健康。2019 年,ADI 公司的 BMS 產品避免了 6000 萬噸二氧化碳進入大氣,并繼續將二氧化碳車輛排放量逐年減少 30%。6000 萬噸二氧化碳相當于大約 7000 萬公頃的成熟林。

        1在生產大量電池組的同時,也會產生大量可供回收利用的廢舊電池組。只要電池在整個生命周期中管理得當,則耗損并不意味著報廢。在考慮總擁有成本時,必須將儲能裝置再用于車輛以外的其他用途(也稱為第二生命)考慮在內。

      標簽:ADI我要反饋
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