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[導(dǎo)讀]在世界各地縱橫交錯(cuò)的高速公路上,正在發(fā)生一場(chǎng)變革 —— 百年來(lái)使用化石燃料的汽車(chē)正轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧崱⒏咝У碾妱?dòng)車(chē)輛 (EV)。

在世界各地縱橫交錯(cuò)的高速公路上,正在發(fā)生一場(chǎng)變革 —— 百年來(lái)使用化石燃料的汽車(chē)正轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧崱⒏咝У碾妱?dòng)車(chē)輛 (EV)。未來(lái)十年,EV 市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 10 倍,而為了給數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的電動(dòng)車(chē)輛提供動(dòng)力,監(jiān)控、管理和維護(hù)高性能電池的需求也將日益增長(zhǎng)。

當(dāng)今電池市場(chǎng)的推動(dòng)力不只是成本,還有對(duì)續(xù)航里程更長(zhǎng)的車(chē)輛、更短的充電時(shí)間以及更高功能安全的需求。為了滿足這些嚴(yán)格的電池管理系統(tǒng)要求,必須遵守最高標(biāo)準(zhǔn)并最大限度減少偏差。

由于電動(dòng)車(chē)輛 40% 的價(jià)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(tǒng) (BMS) 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,ADI 公司 (ADI) 與客戶合作,尋找最佳關(guān)鍵流程來(lái)監(jiān)控和管理電動(dòng)車(chē)輛電池,并確保其安全性、生產(chǎn)力和使用壽命。

概覽

(1) 公司

ADI 收購(gòu)凌力爾特后,ADI 的產(chǎn)品系列包括 2008 年推出的首款集成式高壓電池堆棧監(jiān)控器。從那時(shí)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(kāi)發(fā)第 5 代產(chǎn)品。

(2) 挑戰(zhàn)

EV 市場(chǎng)的增長(zhǎng)日益需要電池制造商、供應(yīng)鏈和汽車(chē)品牌提供高質(zhì)量、可靠的電池技術(shù)來(lái)滿足需求。

(3)應(yīng)用

電池監(jiān)控和管理。

(4)關(guān)注事項(xiàng)

原始設(shè)備制造商非常關(guān)注電池的安全性、成本、效率和使用壽命。

(5)目標(biāo)

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

投資于更好的電池管理系統(tǒng)

BMS 能夠密切監(jiān)視、控制和分配整個(gè)電池系統(tǒng)在使用壽命期間的可靠充電和放電。精確監(jiān)控電流和電壓分布至關(guān)重要,因?yàn)殡姵剡^(guò)度充電可能會(huì)引起火災(zāi)或爆炸,而充電不足(或完全放電)則會(huì)導(dǎo)致電池失效。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數(shù)。優(yōu)質(zhì)的電池管理系統(tǒng)能夠最大限度地延長(zhǎng)電池的整體使用壽命,從而降低擁有成本。

在這種情況下,價(jià)格水平變得不那么重要,而長(zhǎng)期價(jià)值則成為關(guān)鍵指標(biāo)。這是因?yàn)槟η笤陔姵氐恼麄€(gè)使用壽命內(nèi)獲得更好的性能?!罢劦骄?,以及車(chē)輛整個(gè)使用壽命內(nèi)的精度,沒(méi)有任何取舍可言,”ADI BMS 總經(jīng)理 Mike Kultgen 表示,“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(yùn)行也就越可靠?!笨紤]到電池組的投資,BMS 性能的價(jià)值是顯而易見(jiàn)的,且隨著汽車(chē)設(shè)計(jì)師考慮保修和電池組的生命周期成本,這一點(diǎn)也就更加明顯1。

電池管理的嚴(yán)格要求

電池對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了極高的要求,因?yàn)樗麄冃枰紤]一系列的優(yōu)先事項(xiàng),包括價(jià)格、可靠性和安全性。在處理提供 48 伏到 800 伏電壓的 EV 系統(tǒng)時(shí),您不能冒任何風(fēng)險(xiǎn)。

為了在駕駛者踩下踏板的瞬間提供超過(guò) 100 千瓦的電能,電池系統(tǒng)必須在數(shù)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(lián)在一起,形成一個(gè)很長(zhǎng)的電池堆棧。通常電動(dòng)車(chē)可能使用 100 個(gè)單獨(dú)的電池,在電池堆棧的頂部提供 350 伏特的電壓。但這帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)。

在長(zhǎng)長(zhǎng)的電池堆棧中,如果有一個(gè)電池失效,實(shí)際上相當(dāng)于所有的電池都失效了。因此,您需要監(jiān)控和管理所有的電池 — 為電池充電、放電,且在車(chē)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(nèi),例如 15% 到 85%,否則電池性能就會(huì)下降。

監(jiān)視和管理電源

ADI 的 BMS 可在從電池組生產(chǎn)到報(bào)廢的整個(gè)周期中提供精確的電池測(cè)量信息。電子設(shè)備直接連接到電池堆棧中的每個(gè)電池,報(bào)告與電池電流對(duì)應(yīng)的電壓和溫度。系統(tǒng)可提供充電狀態(tài)和健康狀態(tài)。每個(gè)電池的電流和溫度必須通過(guò)中央處理器的復(fù)雜算法進(jìn)行監(jiān)控。ADI 內(nèi)置了強(qiáng)大的通信接口,同時(shí)支持模塊化設(shè)計(jì)(架構(gòu))。它是完全可擴(kuò)展的,適用于我們不同的客戶群體。

“BMS 對(duì)電池進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控,能夠隨時(shí)在各種溫度和工作條件下提供可靠的測(cè)量精度。系統(tǒng)知道每時(shí)每刻的狀況,并且 100% 依賴于它從 ADI 芯片接收到的信息?!?/em>

Mike Kultgen ——ADI BMS總經(jīng)理

關(guān)鍵價(jià)值:精度、可靠性和穩(wěn)定性

與 ADI 電池管理系統(tǒng)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(chǎn)品。他們?yōu)樵荚O(shè)備制造商提供我們的系統(tǒng)級(jí)專業(yè)知識(shí)、深厚的領(lǐng)域知識(shí)以及多年的 BMS 實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。原始設(shè)備制造商可以提高每次充電行駛里程效率、延長(zhǎng)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(chǎn)品才使用我們的產(chǎn)品。因此,我們?cè)谒麄兊默F(xiàn)場(chǎng)或我們的工廠舉辦技術(shù)峰會(huì),并邀請(qǐng)我們的關(guān)鍵設(shè)計(jì)師和應(yīng)用工程師與他們的團(tuán)隊(duì)會(huì)面。我們花了一兩天的時(shí)間介紹我們的發(fā)展規(guī)劃,了解他們需要解決的問(wèn)題,然后討論我們將如何解決他們的特定問(wèn)題。我們通過(guò)專注于合作來(lái)建立信任?!?

解決問(wèn)題,尋找解決方案

“一家總部設(shè)在亞洲的客戶要求我們圍繞舊有電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)新的電池管理系統(tǒng),”ADI 應(yīng)用經(jīng)理 Cuyler Latorraca 說(shuō),“我們研究了他們的設(shè)想、系統(tǒng)要求和操作環(huán)境。我們發(fā)現(xiàn),他們的接地方案導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)量存在誤差,這是業(yè)界常見(jiàn)的問(wèn)題,然后我們采取措施消除了該誤差。"

ADI 高性能 BMS 為超級(jí)跑車(chē)提供動(dòng)力

電動(dòng)車(chē)輛的電池管理系統(tǒng)和使用壽命

Rimac C_Two高性能超級(jí)跑車(chē)具有 1,914 馬力,0-60 mph 加速時(shí)間 1.85 秒,速度可達(dá) 258 mph。這款全電動(dòng)超級(jí)跑車(chē)展現(xiàn)了 Rimac 的技術(shù)實(shí)力,采用了由 6960 個(gè)鋰錳鎳電池組成的電池組,充分發(fā)揚(yáng)了真正的創(chuàng)新精神和激情。

約在 10 年前,一位 21 歲的發(fā)明家在克羅地亞的一間車(chē)庫(kù)里創(chuàng)建了 Rimac Automobili,如今公司已經(jīng)發(fā)展為一家擁有 600 位員工的技術(shù)巨頭。Rimac 致力于為全球汽車(chē)公司設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造電動(dòng)超級(jí)跑車(chē)和高性能電氣化系統(tǒng)。

憑借 ADI 公司的高精度BMS集成電路( IC ),Rimac 電動(dòng)汽車(chē)可通過(guò)對(duì)電芯進(jìn)行高精度測(cè)量,從電池中盡可能獲取電能和電量。復(fù)雜的診斷技術(shù)使系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)電池的特性、電壓和溫度,以隨時(shí)確定電量狀態(tài)。ADI 公司汽車(chē)電氣化和信息娛樂(lè)部副總裁 Patrick Morgan 表示:“高準(zhǔn)精度會(huì)直接轉(zhuǎn)為快速充電時(shí)間、最大化的電池容量和里程?!?

Rimac 首席執(zhí)行官 Mate Rimac 表示:“Rimac 是高性能電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)強(qiáng)者。我們?yōu)槿虮姸嗥?chē)公司開(kāi)發(fā)和制造關(guān)鍵的電氣化系統(tǒng),同時(shí)我們自己的超級(jí)跑車(chē)也為電動(dòng)汽車(chē)的性能樹(shù)立了更高的標(biāo)桿。我們采用的電池管理系統(tǒng)是全球要求極為嚴(yán)苛的應(yīng)用,需實(shí)現(xiàn)極高的精度、極短時(shí)間內(nèi)的電流和電壓劇烈變化以及在電池管理控制系統(tǒng)內(nèi)的快速動(dòng)態(tài)調(diào)整。我們決定在整個(gè)產(chǎn)品線上采用 ADI 公司的電池管理 IC 產(chǎn)品組合。我們已經(jīng)在市場(chǎng)上對(duì)該類 IC 進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試,結(jié)果證實(shí) ADI 公司的產(chǎn)品能夠在汽車(chē)的整個(gè)生命周期內(nèi)提供高精度的測(cè)量和產(chǎn)品可靠性,因此被我們選中?!?

著眼于未來(lái)

“高壓電池系統(tǒng)技術(shù)日新月異,”ADI BMS 市場(chǎng)經(jīng)理 Greg Zimmer 說(shuō),我們?cè)谠黾尤萘?、延長(zhǎng)使用壽命方面承受著很大的壓力。業(yè)界將如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?在打造能夠持續(xù)使用 10 年的電池的同時(shí),我們?nèi)绾螐碾姵亟M中獲取更多電能、增加其續(xù)航里程、支持更快的充電,并開(kāi)發(fā)集中式和模塊化的設(shè)計(jì)?

ADI 不僅關(guān)注客戶目前面臨的問(wèn)題,更著眼于未來(lái),關(guān)注持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程。我們將繼續(xù)推出能夠最大限度增加每次充電續(xù)航里程、減少總重量并降低電池系統(tǒng)總成本的解決方案,以引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。我們擁有豐富的系統(tǒng)級(jí)經(jīng)驗(yàn)和龐大的組件系列(一個(gè)集成電路中有 3 至 18 節(jié)電池,支持的電池?cái)?shù)量選擇超過(guò)其他任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手),這使我們從競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

我們還沒(méi)有達(dá)到 BMS 的頂峰

ADI 與原始設(shè)備制造商合作,通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新來(lái)改進(jìn)未來(lái)解決并溝通功率密度、精度和重量挑戰(zhàn)的方式。我們將繼續(xù)開(kāi)展創(chuàng)新,我們的第 5 代 BMS 有望在明年投入車(chē)輛生產(chǎn)。

BMS:ADI 優(yōu)勢(shì)

ADI 在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,滿足 EV 市場(chǎng)對(duì)安全、高質(zhì)量、高性能電池日益增長(zhǎng)的需求。憑借豐富的系統(tǒng)級(jí)經(jīng)驗(yàn),以及多樣化的組件產(chǎn)品,我們提供的合作伙伴關(guān)系將令客戶受益匪淺。

1)行業(yè)領(lǐng)先的卓越精度和穩(wěn)定性

2)通過(guò)單一組件和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)全面支持 ASIL D

3)高速、EMI 可靠、電氣隔離、具有冗余的低成本菊花鏈,可應(yīng)對(duì)故障情況

4)產(chǎn)品安裝基礎(chǔ)雄厚,有四代產(chǎn)品已投入現(xiàn)場(chǎng)使用

5)通過(guò)一系列 BMS 產(chǎn)品提供系統(tǒng)級(jí)解決方案

6)對(duì)工業(yè)、環(huán)境和全球健康的影響

普通消費(fèi)者中普遍存在一個(gè)誤解就是:電動(dòng)汽車(chē)性能不高,比不上燃油汽車(chē)的性能。ADI 和 RIMAC 一起澄清了這一誤解,并開(kāi)始幫助重新確定高性能電動(dòng)汽車(chē)能夠達(dá)到的目標(biāo)。RIMAC C_Two 高性能超級(jí)跑車(chē)憑借 ADI 的高性能 BMS,擁有驚人的 1914 馬力,0-60 mph 的加速時(shí)間 1.85 秒,速度可達(dá)為 258 mph。

ADI 和 RIMAC 不僅為高性能技術(shù)社區(qū)樹(shù)立了榜樣,還幫助激發(fā)消費(fèi)者的熱情,提高了高性能電動(dòng)汽車(chē)和整體電動(dòng)汽車(chē)的用戶采用率。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì),空氣污染是一個(gè)無(wú)聲殺手,每年造成 420 萬(wàn)人死亡,還將人類壽命縮短了 1.8 年。通過(guò)與 RIMAC 和其他電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)商合作,ADI 公司正掃除阻礙,而且還通過(guò)減少碳排放,打造一個(gè)更清潔、更能持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。

ADI 一直致力于創(chuàng)造更環(huán)保的環(huán)境和改善全球人民健康。2019 年,ADI 公司的 BMS 產(chǎn)品避免了 6000 萬(wàn)噸二氧化碳進(jìn)入大氣,并繼續(xù)將二氧化碳車(chē)輛排放量逐年減少 30%。6000 萬(wàn)噸二氧化碳相當(dāng)于大約 7000 萬(wàn)公頃的成熟林。

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