其实在 2018 年的时候,就知道通用在 BEV3 的开发中抛弃了 Bolt 里面集中式的电池 BMS 管理架构,从 2020 年的这个节点(量产前 1 年),通用汽车宣布在业内首次把无线电池管理系统放在在 Ultium 电池(这不是仅仅量产这么简单,投资了这么多钱的平台),所有基于 Ultium 电池打造的通用汽车电动车都将标配无线电池管理系统。这对这个行业的影响还是比较大的。
01、无线电池管理的设计优势
通用这次直接是和 Analog Devices, Inc 进行联合开发,从系统角度来看,目前通用有基于软包、方壳电池两种模组设计,而且整个产品线覆盖多个品牌以及从皮卡到性能车的多个细分市场,对比下 iX3 和 Ultium 电池,整个线束布局根本看不到采样线等。我们可以看到 Ultium 虽然采用类似 590 模组的设计,但是有很大的区别:
1)不管是和集中式的 iX3、还是和 MEB 的半分布式的相比,整个模组上去基本看不到线,基本形成了全覆盖。
2)两个模组的上盖采用一体化的设计,从上面来看,整包几乎看不到任何线束和高压铜排,特别是中间连接处,对比来看就是真正达到我们想要的,装上去模组固定拧下螺丝就可以了,这里通用没有展示模组之间的处理过程,按照这个设计,可能直接上快插就可以,反正整体模组都是有遮盖的。
图 1 集中式电池管理系统 iX3 和无线电池管理系统下的布线设计对比
图 2 半分布实 MEB PK 无线管理系统的布线设计对比
3)无线 BMS 的最大的好处,还是每个电池模块之间不再有传输的通信线了,可以这样理解配置了专门的管理系统以后,单个模组都能拿出来直接做全生命周期管理都可以获得监控和管理 如果在芯片架构上,能够做一些信息存储,也就是可以把电池管理系统的使用情况往回达到模块里面,那样等于电池模块里面就有一个电池记录器,一方面可以把温度、电压往外发,一方面记录每次使用的时间和信息情况,每个模组都可以拆开来单独使用,不考虑重新配置电池管理,换言之这种方式能更好的支持车电分离。电池不适合车用,直接读取和配置即可,通过无线收发器就可以。
02、ADI 的方案
在通用宣布以前,ADI 就一家开始宣传自己的方案是在之前这套东西,当然由于没有车企官宣背书,而且目前分布式、半分布式、集中式大家都在用,无线电池管理是分布式演变的一个变种。
图 3 ADI 的全架构
这块其实不少企业都在尝试,最早和方武他们开发的是一个分支方向,而 ADI 是基于 IEEE 802.15.4 2.4GHz 的方案。根据我们之前的信息了解,这是基于 SmartMesh 嵌入式无线网路在工业物联网(IoT)应用中经过了现场验证,通过路径和频率分集来实现冗余。对于汽车的恶劣环境下的可靠性,从厂家来看似乎很好,较早之前在 BMW i3 车型中整合了 LTC6811 电池组监控器和 ADI SmartMesh 网路技术做了一些尝试。
图 4 ADI 的无线电池管理架构
小结:从 2 年前来看确实有点超前,但是从 2020 年来看,随着车电分离还有不同领域应用的灵活性来看,这种方案有 GM 带头,大家也要跟着看看吧,万一真大规模推广,带来的变化确实挺大的。