使用寿命和电池管理系统

在世界各地纵横交错的高速公路上,正在发生一场变革——百年来使用化石燃料的汽车正转变为清洁、高效的电动车辆 (EV)。未来十年,EV市场预计将增长10倍,而为了给数以百万计的电动车辆提供动力,监控、管理和维护高性能电池的需求也将日益增长。

当今电池市场的推动力不只是成本,还有对续航里程更长的车辆、更短的充电时间以及更高功能安全的需求。为了满足这些严格的电池管理系统要求,必须遵守最高标准并最大限度减少偏差。

由于电动车辆40%的价格取决于电池,因此性能和电池寿命已成为EV品牌取得成功的主要因素。作为电池管理系统(BMS)领域的领导者,ADI公司(ADI)与客户合作,寻找最佳关键流程来监控和管理电动车辆电池,并确保其安全性、生产力和使用寿命。


概览

公司/行业:  

ADI收购凌力尔特后,ADI的产品系列包括2008年推出的首款集成式高压电池堆栈监控器。从那时起,我们就一直致力于提供高性能解决方案。如今,我们正在开发第5代产品。

应用:  

电池监控和管理。

关注事项:  

原始设备制造商非常关注电池的安全性、成本、效率和使用寿命。

挑战:  

EV市场的增长日益需要电池制造商、供应链和汽车品牌提供高质量、可靠的电池技术来满足需求。

目标:  

改进BMS,以确保安全性、提高可靠性、增强性能并延长EV电池的使用寿命。


投资于更好的电池管理系统

BMS能够密切监视、控制和分配整个电池系统在使用寿命期间的可靠充电和放电。精确监控电流和电压分布至关重要,因为电池过度充电可能会引起火灾或爆炸,而充电不足(或完全放电)则会导致电池失效。电池管理系统的质量直接影响EV每次充电所能行驶的里程数。优质的电池管理系统能够最大限度地延长电池的整体使用寿命,从而降低拥有成本。。

在这种情况下,价格水平变得不那么重要,而长期价值则成为关键指标。这是因为您力求在电池的整个使用寿命内获得更好的性能。“谈到精度,以及车辆整个使用寿命内的精度,没有任何取舍可言,”ADI BMS总经理Mike Kultgen表示,“精度越高,就越能更好地了解电池的状态,从中获取的容量就越多,电池组的运行也就越可靠。”考虑到电池组的投资,BMS性能的价值是显而易见的,且随着汽车设计师考虑保修和电池组的生命周期成本,这一点也就更加明显1


电池管理的严格要求

电池对设计团队提出了极高的要求,因为他们需要考虑一系列的优先事项,包括价格、可靠性和安全性。在处理提供48V到800V电压的EV系统时,您不能冒任何风险。


更长的续航里程


为了在驾驶员踩下踏板的瞬间提供超过100千瓦的电能,电池系统必须在数百伏特的电压下才能高效工作。然而,锂电池只能提供几伏特的电压。为了获得足够的功率,需要将大量电池串联在一起,形成一个很长的电池堆栈。通常电动车可能使用100个单独的电池,在电池堆栈的顶部提供350伏特的电压。但这带来了一些挑战。


在长长的电池堆栈中,如果有一个电池失效,实际上相当于所有的电池都失效了。因此,您需要监控和管理所有电池,为电池充电、放电,且在车辆生命周期的每一天都要如此。锂电池不能在极限充放电情况下工作,而必须保持在非常特定的范围内,例如15% 到85%,否则电池性能就会下降。


监视和管理电源

ADI的BMS可在从电池组生产到报废的整个周期中提供精确的电池测量信息。电子设备直接连接到电池堆栈中的每个电池,报告与电池电流对应的电压和温度。系统可提供充电状态和健康状态。每个电池的电流和温度必须通过中央处理器的复杂算法进行监控。ADI内置了强大的通信接口,同时支持模块化设计(架构)。它是完全可扩展的,适用于我们不同的客户群体。

“BMS对电池进行持续监控,能够随时在各种温度和工作条件下提供可靠的测量精度。系统知道每时每刻的状况,并且100%依赖于它从ADI芯片接收到的信息。”

Mike Kultgen
ADI BMS 总经理


关键价值:精度、可靠性和稳定性

与ADI电池管理系统专家密切合作的好处不仅限于可以接触到种类多样的组件和产品。他们为原始设备制造商提供我们的系统级专业知识、深厚的领域知识以及多年的BMS实际设计经验。原始设备制造商可以提高每次充电行驶里程效率、延长电池使用寿命、确保安全性并提高品牌信任。

ADI AUTG副总裁Patrick Morgan表示,“客户告诉我们,使用我们产品的时候,他们需要能够信任产品。因此,我们在他们的现场或我们的工厂举办技术峰会,并邀请我们的关键设计人员和应用工程师与他们的团队会面。我们花了一两天的时间介绍我们的发展规划,了解他们需要解决的问题,然后讨论我们将如何解决他们的特定问题。我们通过专注于合作来建立信任。


解决问题,寻找解决方案

“一家总部设在亚洲的客户要求我们围绕旧电池管理系统设计新的电池管理系统,”ADI应用经理Cuyler Latorraca说,“我们研究了他们的设想、系统要求和操作环境。然后发现,他们的接地方案导致系统测量存在误差,这是业界常见的问题,最后我们采取措施消除了该误差。”


着眼于未来

“高压电池系统技术日新月异,”ADI BMS市场经理Greg Zimmer说,“我们在增加容量、延长使用寿命方面承受着很大压力。业界将如何实现这一目标?在打造能够持续使用10年的电池的同时,我们如何从电池组中获取更多电能、增加其续航里程、支持更快的充电,并开发集中式和模块化的设计?

ADI不仅关注客户目前面临的问题,更着眼于未来,关注持续改进的过程。我们将继续推出能够最大限度增加每次充电续航里程、减少总重量并降低电池系统总成本的解决方案,以引领行业发展。我们拥有丰富的系统级经验和庞大的组件系列(一个集成电路中有3至18节电池,支持的电池数量超过其他竞争对手),这使我们从竞争中脱颖而出。


我们还没有达到BMS的顶峰

ADI与原始设备制造商合作,通过架构创新来改进未来解决并沟通功率密度、精度和重量挑战的方式。我们将继续开展创新,我们的第5代BMS有望在明年投入车辆生产。


BMS:ADI 优势

ADI在电池管理系统领域处于领先地位,满足EV市场对安全、高质量、高性能电池日益增长的需求。凭借丰富的系统级经验,以及多样化的组件产品,我们提供的合作伙伴关系将令客户受益匪浅。

  • 行业领先的卓越精度和稳定性
  • 通过单一组件和简化设计全面支持 ASIL D
  • 高速、EMI 可靠、电气隔离、具有冗余的低成本菊花链,可应对故障情况
  • 产品安装基础雄厚,有四代产品已投入现场使用
  • 通过一系列 BMS 产品提供系统级解决方案


1在生产大量电池组的同时,也会产生大量可供回收利用的废旧电池组。只要电池在整个生命周期中管理得当,则耗损并不意味着报废。在考虑总拥有成本时,必须将储能装置再用于车辆以外的其他用途(也称为第二生命)考虑在内。