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恩智浦成为大众电动车的电池管家

恩智浦成为大众电动车的电池管家
2020-10-22 10:33:24 汽车商业评论

编辑 / 涂彦平

设计 / 赵昊然

来源 / Forbes 作者:Sam Abuelsamid

尽管汽车行业在降低汽车电池成本方面取得了进展,电池仍然是电动汽车中最昂贵的部件。但如果操作不当,也可能是最脆弱的,电池管理系统(BMS)则成为了关键。精准的电池管理有助于提高续航里程、使用寿命和安全性。

10月20日,芯片制造商恩智浦首席执行官科特·西沃斯(Kurt Sievers)在德国慕尼黑的恩智浦Connects开发者大会开幕式上发表主题演讲,宣布与大众汽车展开以电动车电子技术为核心的合作。大众汽车将在其MEB平台中采用恩智浦的电池管理系统(BMS),以帮助提高车辆的续航里程、延长电池寿命并增强安全性。

恩智浦和大众在恩智浦Connects 2020讨论电池管理。首席技术官拉斯.瑞格尔(Lars Reger)(左)、大众汽车公司汽车能源供应和高压系统研发主管霍尔格·曼茨Holger Manz(中)和恩智浦首席执行官Kurt Sievers(右)

大众MEB平台将在未来五年内为集团9个汽车品牌的75款不同车型提供支撑。首批上市的车型是近期在欧洲上市的ID.3掀背车和2020年底前上市的ID.4跨界车。

“作为大众电动车计划的第一波排头兵,我们将在2021年之前向市场交付多达75款纯电动车型。”大众汽车股份公司车辆能源供应和高压系统开发主管霍尔格·曼茨(Holger Manz)博士说,“融入功能安全的电池管理系统,可以在多种车型中进行扩展,更容易实现电池的全部功率潜力、优化续航里程以及延长电池的使用寿命。”

恩智浦的BMS系统提供了所需的灵活性和可扩展性,以满足当今电动车客户对续航里程的不同需求。无论是大众ID.3、ID.4,还是奥迪e-Tron、保时捷Taycan这样的豪华电动汽车都适用。

“大众汽车为客户提供了丰富的选择,迎接即将到来的电气化时代。”恩智浦的首席技术官拉斯.瑞格尔(Lars Reger)说,“我们很自豪能够提供跨车型扩展的精密系统级解决方案,使其易于设计,同时提供最高级别的安全性。”

大部分人可能都经历过蓄电池失去持电能力的噩梦。比如智能手机和笔记本电脑的电池,尚可花个几百块人民币进行更换。如果电动汽车要换电池就得花大一笔了,相当不划算。而导致电池退化的主要原因之一是过度充电或放电。

BMS的主要职责是跟踪和管理进入和流出电池包的能量,并评估其充电状态。了解电池的充电状态至关重要,不仅可以告知驾驶员他们可以开多远,还可以让电池在当前的行驶过程中以及在车辆的生命周期中发挥最大的作用。

汽车制造商试图延长电池寿命的方法之一是在电量的上限和下限都设立缓冲区。例如,充电最高只到90%,耗电最低到5%,以确保永远不会到极限。然而,这样一来汽车只能使用电池全部容量的85%,从而比满电的续航里程少15%。这意味着汽车携带了额外的无用质量,并且增加了成本。

恩智浦电池管理系统的嵌入式控制和高精度模拟解决方案

更准确地测量充电状态可以减少这些缓冲区的范围,从而在不损坏电池的情况下增加续航里程。然而,测量充电状态有一个难题。与许多老式家用电池不同,锂离子电池的电压不会随着电量的下降而线性下降。它往往在一个充电周期的大部分时间里保持相对稳定。

因此,BMS包含一个软件模型,可以跟踪电子进出电池的流动情况,以估计充电状态。测量电子流越准确,预估结果越精准。恩智浦已开发出14通道模拟器件,可跟踪和管理电池包内的单个电芯。

恩智浦的电池管理系统的设计可实现对电池包内每个单体电芯的充放电管理。该14通道电池控制器通过实现单个电芯的充放电控制,成为系统的核心。

大众MEB电池包

“所以,如果将电芯串联,原则上,只能以串联组为单位进行放电,直到这一个组里最后一个电芯的电量耗尽了,才能进一步消耗其他串联组的电量。而且在充电过程中,已经满电的电芯会自动断电保护,不会被过度充电。”恩智浦首席技术官拉斯.瑞格尔(Lars Reger)说。

“所以,即使两个相邻的电芯有一定的电量差异,也不能对已经满电的电芯过度充电。我们的电子元件会先将所有电芯平衡到同一水平。所以,我们都对它们进行了充分的充放电,只要确保所有电芯都是均等的,电子存储过程就会得到优化。”

“还有一点是,如果你更准确地测量,了解了所有电芯的放电水平,那么对充电状态的预估就不只是停留在10%上下,而是可以精确到1%,那么就又可以多充9%的电。”

大众ID.4电动车

汽车行业电动车经过多年发展,面临的核心挑战仍然是续航里程的延长。准确测量电池包的充电状态,可以在电量的上限和下限设立较小的缓冲区,就可以在不牺牲续航里程和耐用性的情况下,或在相同电池容量的情况下实现更长的续航里程,使电池的体积更小,降低电池成本,生产出更平价的电动车。

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