通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统

还你笑眼 2021-03-31 13:43:25

据外媒报道,通用汽车(General Motors)与汽车零部件供应商伟世通(Visteon)达成合作,共同开发无线Ultium电池管理系统。该系统将首次亮相于2022款GMC悍马EV,并于2021年年末投入生产。此外,通用其他采用Utlium的车型可能也会采用此项技术。


通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统


通用第三代电动车平台及Ultium电池;图片来源:通用中国


大多数车载锂离子电池采用传统有线电池管理系统,即通过铜线连接电芯的方式对电池充电状态及运行状况进行监控,但这种方式有时并不可靠,且成本较高。而伟世通与通用合作开发出的无线管理系统,不仅更简单轻便,且成本更低。


该无线系统通过一个无线发射器将Ultium电池的每个电芯连接起来,形成电池模组。各电池模组又通过中央模组实现通信,传递电池充电状态和整体状况的关键信息。伟世通表示,其模块化系统可允许通用通过简单操作,在不同的纯电动产品中使用该系统。


通用汽车电气化和电池系统总监Kent Helfrich表示:“Ultium电池能够提高可伸缩性并减少复杂性,而无线电池管理系统对这种高度灵活性至关重要,它是Ultium可配置性的缩影,可帮助通用大规模生产可实现盈利的EV。”


尽管无线电池管理系统比传统有线系统更简单轻便,但仍存在潜在的安全性问题。理论上讲,无线网络可能会被黑客入侵,因此网络安全对于Ultium电池组设计非常重要。通用先进的网络安全措施将保护Ultium系统核心免受外部攻击,从而使具有环保意识的驾驶员及其电池免受黑客攻击。


通用Ultium电池上的无线电池管理系统会带来哪些变化?


引言: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


通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统


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


通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统


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。


通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统


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。


通用汽车与伟世通合作,开发Ultium无线电池管理系统


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


来源:汽车电子的设计

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