电动汽车BMS的关键是锂电池管理精度

陈晟

车用动力电池安全性是一个很复杂的课题，通过BMS实时监测并分析电池运行的温度、电压和电流等关键数据的变化，进行提前预警已经是提高电池安全的主要解决方案之一，获得业界共识。

此外，精确监控电流和电压分布至关重要，精度越高，就越能更好地了解电池单元的状态，从中获取的容量就越多，电池组的运行也就越可靠。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，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。考虑到电池组占汽车总成本近40%，BMS性能的价值显而易见，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。

ADI BMS产品最大的强项在于锂电池管理精度，未来的BMS产品将全面支持电池热失控预警的中国国家标准。无论面对什么环境，这些极高精度的产品都能把精度控制在非常小的波动范围内，且可以保持10年不变。这就能让车厂以及电池供应商大胆使用电池容量，而不会因为精度不够而限制性能，从而达到同样电池、同样容量条件下提高整车续航里程的目的。

例如，ADBMS6815是一款多单元电池堆监控器，可测量多达12个串联电池单元，总测量误差（TME）小于1.5 mV。ADBMS6815具有（0～5）V的电池测量范围，适合大多数电池化学应用。可在304 μs内测量所有12个电池单元，并选择较低的数据采集速率以便降噪。为同时监测很长的高压电池串，可将多个ADBMS6815器件串联。每个ADBMS6815都有一个 isoSPI？接口，用于进行不受RF干扰的远距离高速通信。多個器件以菊花链形式连接，并为所有器件连接一个主机处理器。该菊花链可双向操作，即使通信路径出错，也能确保通信完整性。

BMS的产品架构在往2个方向发展，①BMS有线通信架构，即BMS每个电芯模组上有一个采样板，采样板之间通过隔离的双绞线连接，组成一个环形的有线拓扑。②未来的发展方向是无线BMS，每个模块之间不再有传输的通信线。不管采用哪种通信技术，BMS系统对于信号传输的实时性、可靠性的要求是一致的。

无线BMS的优势正在获得越来越多的生态厂商的关注和认可。无线BMS使得电池从生产阶段到退役回收的全生命周期健康管理得以实现。在电池的使用过程中，基于ADI的无线BMS方案，电池就有了可供追溯的身份证，可知道任何时候电池的使用状况，并基于这些数据计算出它的监控状态，这样就可以评估它的残值，未来可以进行更好的梯次利用，比如变成一个大楼的备用电源或数据中心的备用电源，这也是一个未来发展的方向。

针对无线BMS技术，ADI已经与包括中国车企在内的全球多家车厂做验证测试，不仅可以提供芯片方案，也会提供相应配套软件支持客户形成系统可用的量产方案，以此帮助客户快速走向市场。ADI无线BMS在通用汽车搭载Ultium电池平台的量产车辆中首先获得应用。

在2020年初，ADI与中国电动汽车百人会共同发起成立“电池全生命周期联合创新中心”，联合电池制造商、整车厂、充换电基础设施提供商、电池梯次利用厂商等产业链上下游企业，共同实现对电动汽车电池的关键特性持续监测，实现更精准、安全的电池生命周期管理，为相关产业链企业协同提供重要数据支撑。

这种基于云平台的电芯级别全程无线监控借助无线电池管理系统的优势，不仅在汽车制造上实现降低成本，灵活的电池布局让电动车工业设计更加灵活，同时能够在电池生产、仓储、运输整个流程中全程实现数据实时采集和基于云平台的监测分析。这些信息可以实时传递到云端，汽车厂商可以通过这些数据延长电池以及整个电动汽车的生命周期；产业链合作伙伴可以利用这些数据评估电池的健康状态以及残值，促进电动汽车二手车市场的健康可持续发展，让消费者愿意去购买电动汽车；甚至在电池不能继续服役于电动汽车时，仍然能根据实际存在的准确容量评估有效服役于储能等梯次利用场景。