撰文 / 馬曉蕾

編輯 / 涂彥平

設(shè)計(jì) / 趙昊然

來源 / Forbes 作者：Sam Abuelsamid

盡管汽車行業(yè)在降低汽車電池成本方面取得了進(jìn)展，電池仍然是電動汽車中最昂貴的部件。但如果操作不當(dāng)，也可能是最脆弱的，電池管理系統(tǒng)（BMS）則成為了關(guān)鍵。精準(zhǔn)的電池管理有助于提高續(xù)航里程、使用壽命和安全性。

10月20日，芯片制造商恩智浦首席執(zhí)行官科特·西沃斯（Kurt Sievers）在德國慕尼黑的恩智浦Connects開發(fā)者大會開幕式上發(fā)表主題演講，宣布與大眾汽車展開以電動車電子技術(shù)為核心的合作。大眾汽車將在其MEB平臺中采用恩智浦的電池管理系統(tǒng)(BMS)，以幫助提高車輛的續(xù)航里程、延長電池壽命并增強(qiáng)安全性。

恩智浦和大眾在恩智浦Connects 2020討論電池管理。首席技術(shù)官拉斯.瑞格爾（Lars Reger）（左）、大眾汽車公司汽車能源供應(yīng)和高壓系統(tǒng)研發(fā)主管霍爾格·曼茨Holger Manz（中）和恩智浦首席執(zhí)行官Kurt Sievers（右）

大眾MEB平臺將在未來五年內(nèi)為集團(tuán)9個(gè)汽車品牌的75款不同車型提供支撐。首批上市的車型是近期在歐洲上市的ID.3掀背車和2020年底前上市的ID.4跨界車。

“作為大眾電動車計(jì)劃的第一波排頭兵，我們將在2021年之前向市場交付多達(dá)75款純電動車型?！贝蟊娖嚬煞莨拒囕v能源供應(yīng)和高壓系統(tǒng)開發(fā)主管霍爾格·曼茨（Holger Manz）博士說，“融入功能安全的電池管理系統(tǒng)，可以在多種車型中進(jìn)行擴(kuò)展，更容易實(shí)現(xiàn)電池的全部功率潛力、優(yōu)化續(xù)航里程以及延長電池的使用壽命?！?/p>

恩智浦的BMS系統(tǒng)提供了所需的靈活性和可擴(kuò)展性，以滿足當(dāng)今電動車客戶對續(xù)航里程的不同需求。無論是大眾ID.3、ID.4，還是奧迪e-Tron、保時(shí)捷Taycan這樣的豪華電動汽車都適用。

“大眾汽車為客戶提供了豐富的選擇，迎接即將到來的電氣化時(shí)代。”恩智浦的首席技術(shù)官拉斯.瑞格爾（Lars Reger）說，“我們很自豪能夠提供跨車型擴(kuò)展的精密系統(tǒng)級解決方案，使其易于設(shè)計(jì)，同時(shí)提供最高級別的安全性?！?/p>

大部分人可能都經(jīng)歷過蓄電池失去持電能力的噩夢。比如智能手機(jī)和筆記本電腦的電池，尚可花個(gè)幾百塊人民幣進(jìn)行更換。如果電動汽車要換電池就得花大一筆了，相當(dāng)不劃算。而導(dǎo)致電池退化的主要原因之一是過度充電或放電。

BMS的主要職責(zé)是跟蹤和管理進(jìn)入和流出電池包的能量，并評估其充電狀態(tài)。了解電池的充電狀態(tài)至關(guān)重要，不僅可以告知駕駛員他們可以開多遠(yuǎn)，還可以讓電池在當(dāng)前的行駛過程中以及在車輛的生命周期中發(fā)揮最大的作用。

汽車制造商試圖延長電池壽命的方法之一是在電量的上限和下限都設(shè)立緩沖區(qū)。例如，充電最高只到90%，耗電最低到5%，以確保永遠(yuǎn)不會到極限。然而，這樣一來汽車只能使用電池全部容量的85%，從而比滿電的續(xù)航里程少15%。這意味著汽車攜帶了額外的無用質(zhì)量，并且增加了成本。

恩智浦電池管理系統(tǒng)的嵌入式控制和高精度模擬解決方案

更準(zhǔn)確地測量充電狀態(tài)可以減少這些緩沖區(qū)的范圍，從而在不損壞電池的情況下增加續(xù)航里程。然而，測量充電狀態(tài)有一個(gè)難題。與許多老式家用電池不同，鋰離子電池的電壓不會隨著電量的下降而線性下降。它往往在一個(gè)充電周期的大部分時(shí)間里保持相對穩(wěn)定。

因此，BMS包含一個(gè)軟件模型，可以跟蹤電子進(jìn)出電池的流動情況，以估計(jì)充電狀態(tài)。測量電子流越準(zhǔn)確，預(yù)估結(jié)果越精準(zhǔn)。恩智浦已開發(fā)出14通道模擬器件，可跟蹤和管理電池包內(nèi)的單個(gè)電芯。

恩智浦的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對電池包內(nèi)每個(gè)單體電芯的充放電管理。該14通道電池控制器通過實(shí)現(xiàn)單個(gè)電芯的充放電控制，成為系統(tǒng)的核心。

大眾MEB電池包

“所以，如果將電芯串聯(lián)，原則上，只能以串聯(lián)組為單位進(jìn)行放電，直到這一個(gè)組里最后一個(gè)電芯的電量耗盡了，才能進(jìn)一步消耗其他串聯(lián)組的電量。而且在充電過程中，已經(jīng)滿電的電芯會自動斷電保護(hù)，不會被過度充電?！倍髦瞧质紫夹g(shù)官拉斯.瑞格爾（Lars Reger）說。

“所以，即使兩個(gè)相鄰的電芯有一定的電量差異，也不能對已經(jīng)滿電的電芯過度充電。我們的電子元件會先將所有電芯平衡到同一水平。所以，我們都對它們進(jìn)行了充分的充放電，只要確保所有電芯都是均等的，電子存儲過程就會得到優(yōu)化?！?/p>

“還有一點(diǎn)是，如果你更準(zhǔn)確地測量，了解了所有電芯的放電水平，那么對充電狀態(tài)的預(yù)估就不只是停留在10%上下，而是可以精確到1%，那么就又可以多充9%的電。”

大眾ID.4電動車

汽車行業(yè)電動車經(jīng)過多年發(fā)展，面臨的核心挑戰(zhàn)仍然是續(xù)航里程的延長。準(zhǔn)確測量電池包的充電狀態(tài)，可以在電量的上限和下限設(shè)立較小的緩沖區(qū)，就可以在不犧牲續(xù)航里程和耐用性的情況下，或在相同電池容量的情況下實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程，使電池的體積更小，降低電池成本，生產(chǎn)出更平價(jià)的電動車。