全球汽車(chē)行業(yè)都將電動(dòng)汽車(chē)視為未來(lái)的發(fā)展方向,,電動(dòng)汽車(chē)的新車(chē)型越來(lái)越多,。高性能汽車(chē)制造商也紛紛加入這一趨勢(shì),,從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向電氣化,。
電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的好處不勝枚舉,,包括加速更快,、動(dòng)力更好以及起步時(shí)最大扭矩更高(基于仿真的目標(biāo)規(guī)格),。由于活動(dòng)部件極少,,電動(dòng)機(jī)可靠性非常高,,幾乎不需要維護(hù),,并且能夠提供非常精確的牽引和穩(wěn)定控制。同時(shí),,產(chǎn)生的摩擦和熱量更少,,對(duì)冷卻能力要求較低,因此效率也更高,。電動(dòng)汽車(chē)的每個(gè)指標(biāo)都更好,,除了電池重量這一指標(biāo)。
ADI公司開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)突破性的技術(shù)——無(wú)線電池管理系統(tǒng)(wBMS),,該項(xiàng)技術(shù)能夠省去電池線束和相關(guān)線纜,,從而減輕電動(dòng)汽車(chē)電池的重量,同時(shí)還能提高電池的可靠性,。
為了實(shí)現(xiàn)輕量化汽車(chē)和全電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)愿景,,高性能汽車(chē)主要制造商路特斯(路特斯汽車(chē))在其新的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品線中采用了ADI的wBMS,該系列車(chē)型將在未來(lái)五年內(nèi)交付,。ADI與路特斯攜手,,為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)開(kāi)發(fā)了一款變革性方案——新型超輕量化動(dòng)力總成架構(gòu)和無(wú)線電池管理系統(tǒng)(wBMS),助力提高設(shè)計(jì)靈活性,、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性,。此次工程旨在助力路特斯安全穩(wěn)步擴(kuò)展其未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái),它的成功將有助于打造更可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境并為低碳地球做出貢獻(xiàn),。
ADI汽車(chē)電氣化和可持續(xù)能源部公司副總裁Patrick Morgan指出,,“全球各行各業(yè)都在向保護(hù)地球環(huán)境的新技術(shù)傾斜。電動(dòng)汽車(chē)和對(duì)清潔能源的推崇,,正迅速成為我們?nèi)粘I畹囊徊糠?。我們很榮幸能與路特斯合作,,為其標(biāo)志性的汽車(chē)產(chǎn)品線提供我們突破性的ADI無(wú)線電池管理系統(tǒng)(wBMS)?!?/p>
概覽
?公司
路特斯汽車(chē)誕生于一個(gè)人的“Form through function”(性能定義美學(xué))理念,,它造就了優(yōu)雅的工程傳奇,激發(fā)著新一代駕駛員的激情,。路特斯隸屬于全球快速增長(zhǎng)的汽車(chē)制造商吉利汽車(chē)集團(tuán),,致力于打造可持續(xù)發(fā)展的全電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)。
?應(yīng)用
將無(wú)線BMS集成到其未來(lái)所有量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)的新型輕量級(jí)架構(gòu)中,。利用wBMS的完整硬件,、軟件和安全解決方案,在延長(zhǎng)電池壽命,、保持車(chē)輛價(jià)值的同時(shí),,盡可能地提升服務(wù)和維護(hù)。
?挑戰(zhàn)
突破設(shè)計(jì)和技術(shù)限制,,將靈活,、可擴(kuò)展的無(wú)線BMS集成到電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品線中,同時(shí)減少重量和復(fù)雜性,,并提高電池密度和可維護(hù)性,。
?目標(biāo)
與走在技術(shù)前沿的合作伙伴合作,解決嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)和工程挑戰(zhàn),,開(kāi)發(fā)未來(lái)的輕量化,、高性能電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品線,同時(shí)確保安全,,提高可靠性,,并帶來(lái)動(dòng)態(tài)駕駛體驗(yàn)。
wBMS:全集成系統(tǒng)
ADI的wBMS由40個(gè)硬件組件組成,。整個(gè)系統(tǒng)與全套軟件,、強(qiáng)大而安全的端到端網(wǎng)絡(luò)以及完整的電池單元監(jiān)控軟件整合在一起,涵蓋了應(yīng)用與安全,。
具體組件包括ADBMS6815(能夠準(zhǔn)確測(cè)量電池單元和電池組的充電狀態(tài)),、LT8618(一款用于電源管理的緊湊型高速、高效率同步單芯片降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器),,以及ADRF8800(用于確保穩(wěn)定可靠的無(wú)線連接),。
ADI電動(dòng)汽車(chē)事業(yè)部總經(jīng)理Roger Keen表示,“我們最新的wBMS產(chǎn)品還支持儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池回收和再利用,,以支持循環(huán)經(jīng)濟(jì),。我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提供的產(chǎn)品可能會(huì)捆綁硬件,但您沒(méi)有軟件將它們?nèi)窟B接起來(lái)。使用ADI的wBMS時(shí),,客戶(hù)無(wú)需編寫(xiě)軟件,從而能把精力放在車(chē)輛設(shè)計(jì)的其他方面,?!?/p>
快速評(píng)估
“你們能以多快的速度讓我開(kāi)始在wBMS的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行和測(cè)試?這是客戶(hù)問(wèn)我們的第一個(gè)問(wèn)題?!盇DI公司汽車(chē)技術(shù)部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)工程師Shane O'Mahony說(shuō)道,,“如果需要幾個(gè)月的時(shí)間,他們就不樂(lè)意去做,。而我們已經(jīng)克服了這個(gè)障礙,。”
ADI的wBMS評(píng)估套件開(kāi)箱即用,,讓客戶(hù)能夠快速設(shè)置并運(yùn)行,。它是一個(gè)完整的端到端wBMS,包含多個(gè)板,、軟件及網(wǎng)絡(luò)安全,。Shane O'Mahony表示:“如果需要使用各個(gè)不同提供商的組件來(lái)構(gòu)建系統(tǒng),那么光是搞定原型制作工作就需要幾個(gè)月的時(shí)間,?!?/p>
路特斯:追求輕量化、可維護(hù)性和靈活性
70多年來(lái),,路特斯改變了公路汽車(chē)和賽車(chē)的世界,。這家汽車(chē)制造商希望利用ADI突破性的wBMS技術(shù),保持在高性能汽車(chē)領(lǐng)域的重要地位,,成為電動(dòng)化進(jìn)程中的先行者之一,。
2020年,在全球疫情期間,,路特斯就其未來(lái)的量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品線與ADI工程師進(jìn)行了接觸,。路特斯積極尋求合作,在其新型輕量化高性能公路汽車(chē)中采用了ADI的無(wú)線電池管理系統(tǒng),。ADI不只是提供一個(gè)輕量級(jí)wBMS,,還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與這家高性能汽車(chē)制造商的核心維修和靈活運(yùn)營(yíng)模式相一致的無(wú)縫整合。
隨后雙方進(jìn)行了討論,,重點(diǎn)是路特斯的輕量化電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成架構(gòu),,以及ADI的wBMS如何幫助簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和減少?gòu)?fù)雜性,并實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減重,。
無(wú)線BMS (wBMS)是汽車(chē)行業(yè)一項(xiàng)真正的變革性技術(shù),,使得不再需要電池線束以及與標(biāo)準(zhǔn)有線BMS相關(guān)的大量電線和連接器。ADI的無(wú)線BMS將電池組布線減少了90%,電池組體積縮小了15%,。無(wú)需線纜后,,可以減輕車(chē)輛重量,降低材料成本,,同時(shí)還能提高電池的安全性,、可靠性和可維護(hù)性。Roger Keen表示:“wBMS省去了線束,,能夠助力路特斯提供性能優(yōu)化的輕量化解決方案,,這樣帶來(lái)的高性能也契合其品牌形象?!?/p>
合作
ADI的技術(shù)專(zhuān)家與路特斯的設(shè)計(jì)工程師合作,,將wBMS集成到這家電動(dòng)汽車(chē)制造商稱(chēng)為L(zhǎng)EVA(輕量化電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu))的新動(dòng)力總成架構(gòu)中。
路特斯動(dòng)力與底盤(pán)工程總監(jiān)Richard Lively表示:“我們與ADI密切合作,,將無(wú)線BMS集成到我們?nèi)碌妮p量化電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)中,,未來(lái)所有路特斯電動(dòng)汽車(chē)都將基于此架構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)線BMS省去了傳統(tǒng)線束,,能夠助力路特斯提供輕量化解決方案,,在優(yōu)化車(chē)輛性能的同時(shí),也契合我們‘以?xún)?yōu)秀技術(shù)賦予卓越性能’的品牌理念,?!?/p>
設(shè)計(jì)靈活性是成功的關(guān)鍵。ADI正好滿(mǎn)足了路特斯的要求,。借助wBMS,,實(shí)現(xiàn)了更快、更簡(jiǎn)易的電池重組設(shè)計(jì),,優(yōu)化了電池組組裝,,并簡(jiǎn)化了制造流程。電池管理系統(tǒng)的無(wú)線特性為路特斯提供了設(shè)計(jì)的多樣性,,讓路特斯能夠更有效地?cái)U(kuò)展未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)型,。
由于新冠疫情影響,路特斯與ADI設(shè)計(jì)工程團(tuán)隊(duì)之間的現(xiàn)場(chǎng)合作也受到了限制,。但路特斯和ADI并沒(méi)有因此受到阻礙,,他們通過(guò)電話會(huì)議、先進(jìn)協(xié)作軟件和分步操作視頻進(jìn)行了互動(dòng),。
靈活的LEVA架構(gòu)
路特斯的LEVA動(dòng)力總成架構(gòu)專(zhuān)為中置發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能汽車(chē)設(shè)計(jì),。駕駛員坐在前面,在中控臺(tái)和方向盤(pán)后面,。其他組件全部在駕駛員后方,。車(chē)輛的大部分重量位于四個(gè)車(chē)軸的中間,,改善了重量分配、穩(wěn)定性和操控性,。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)還包括提高了安全性,,減少了磨損。路特斯將在其他車(chē)輛設(shè)計(jì)和未來(lái)的量產(chǎn)車(chē)型采用LEVA的靈活架構(gòu),。
LEVA(輕量化電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu))提供了設(shè)計(jì)靈活性和調(diào)整自由度
輕量化汽車(chē)將對(duì)重量化汽車(chē)形成競(jìng)爭(zhēng)
創(chuàng)新的工程設(shè)計(jì)和突破性的技術(shù)使路特斯能夠通過(guò)輕量化實(shí)現(xiàn)出色性能,。減輕汽車(chē)的質(zhì)量是讓駕駛員、汽車(chē)和道路之間建立真正聯(lián)系的有效手段,。Shane O’Mahony說(shuō)道:“在與ADI公司合作期間,路特斯主要負(fù)責(zé)去除線纜,,在保持BMS性能優(yōu)化的同時(shí),,實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的輕量化?!?/p>
拆除線纜和連接器后,,由于去除了電池組的線束,因此可以減輕車(chē)輛的重量,。去除電池組的線束還可提高可靠性,,因?yàn)橄嚓P(guān)的線纜和連接器是出了名的系統(tǒng)故障點(diǎn)。無(wú)線電池組的另一個(gè)好處是具備更大的設(shè)計(jì)靈活性和可擴(kuò)展性,。
ADI電動(dòng)交通營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Shane O'Mahony強(qiáng)調(diào),,“重量是高性能跑車(chē)的致命傷?!?/p>
靈活性與設(shè)計(jì)自由度
在優(yōu)化了整個(gè)車(chē)輛結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高性能后,,如何設(shè)計(jì)電池組?
電池重組的靈活性至關(guān)重要,尤其是對(duì)于外形設(shè)計(jì)不斷變化的空氣動(dòng)力學(xué)電動(dòng)汽車(chē)項(xiàng)目工程師而言,。wBMS不僅為路特斯提供了一條快速簡(jiǎn)便的途徑來(lái)開(kāi)發(fā)多功能性,、可擴(kuò)展性和優(yōu)化的性能,而且移除線束后留下的空隙還在新車(chē)設(shè)計(jì)中提供了安裝更多電池組的方法,。在適當(dāng)?shù)那闆r下,,動(dòng)力總成中可以安裝更多的電池,從而可提高動(dòng)力性能并延長(zhǎng)車(chē)輛行駛里程,。
Roger Keen表示:“路特斯的工程師現(xiàn)在可以自由地按照他們認(rèn)為合適的方式設(shè)計(jì)汽車(chē),,而不是在電池線束的限制下盡可能地設(shè)計(jì)汽車(chē)?!?/p>
提高監(jiān)控能力和安全性,,同時(shí)降低復(fù)雜性
電池組中存在成百上千個(gè)電池單元,如果每一個(gè)電池單元都要用一根導(dǎo)線連上它的正極和負(fù)極,,那將是一場(chǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜的噩夢(mèng),。因此,采用有限電池布線的有線電池管理系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控每個(gè)電池單元。電池的健康狀態(tài)也就無(wú)法測(cè)量,,而只能通過(guò)檢查電池的總體充電狀態(tài)來(lái)推斷,。低電量或廢電池檢測(cè)不出來(lái)。
在無(wú)線BMS中,,一組電池單元會(huì)傳輸一個(gè)無(wú)線信號(hào),,將安全數(shù)據(jù)發(fā)送到云端并安全地存儲(chǔ)。路特斯技術(shù)人員或當(dāng)?shù)丶脊た梢允褂霉P記本電腦深入查看大量信息,,包括電池組中每組并聯(lián)電池的充電狀態(tài)和健康狀態(tài),。OEM廠商可以從總部輕松快速地升級(jí)電池軟件。wBMS為路特斯工程師提供了靈活性和云級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全,,而又不會(huì)增加復(fù)雜性,。
無(wú)需手動(dòng)操作
在傳統(tǒng)的有線BMS中,電池模塊之間需要有開(kāi)放的空間,,以便人手伸進(jìn)去連接很多線纜和連接器,。無(wú)線BMS模塊只有兩個(gè)端子,模塊可以更緊密地?cái)D在一起,,提高了密度,,縮小了外形尺寸。端子可以很容易地用纖薄的機(jī)器人工具進(jìn)行連接,。
機(jī)器人裝配帶來(lái)了密度更高的電池組,。二次使用中通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行電池組裝和拆卸快速、安全且準(zhǔn)確,,為路特斯等電動(dòng)汽車(chē)制造商節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián),。
ADI汽車(chē)技術(shù)總監(jiān)Gina Aquilano表示,“無(wú)線BMS支持電池組的健康狀態(tài)測(cè)量和機(jī)器人組裝與拆卸,,確保能夠識(shí)別和移除容量不足的電池單元,,并有效地修復(fù)電池組?!?/p>
可維護(hù)性:不只是二次使用
經(jīng)過(guò)多年使用后,,無(wú)線電池組的容量會(huì)減少,不再是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)電源性能的出色選擇,,這時(shí)可以很容易地重新調(diào)整電池組的用途,,用于清潔和可持續(xù)的二次應(yīng)用,例如要求較低的能源儲(chǔ)存系統(tǒng)和世界各地的電網(wǎng),?!芭f的”電動(dòng)汽車(chē)電池可用于儲(chǔ)存過(guò)剩的太陽(yáng)能和風(fēng)能來(lái),從而助力實(shí)現(xiàn)未來(lái)的電氣化愿景,。
路特斯汽車(chē)動(dòng)力與底盤(pán)工程總監(jiān)Richard Lively表示:“每當(dāng)有一個(gè)電池單元或幾個(gè)電池單元過(guò)早地失去容量時(shí),,就要更換整個(gè)電池組,,這是一種不可持續(xù)的商業(yè)模式。ADI公司的wBMS為我們的可維護(hù)性需求提供了一個(gè)快速簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,?!?/p>
路特斯沒(méi)有給其任何一款汽車(chē)設(shè)定生命周期,許多車(chē)型在25或30年后仍作為經(jīng)典車(chē)型在路上行駛,,這給制造商帶來(lái)了難題,。一輛幾乎沒(méi)有半衰期的汽車(chē)需要您讓它“永遠(yuǎn)”保持運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)在整個(gè)汽車(chē)壽命內(nèi)使電池保持出色的性能,。
采用wBMS時(shí),,由于電池模組只有兩個(gè)端子(正極和負(fù)極),并且是軟件可編程的,,可以實(shí)現(xiàn)快捷的在線升級(jí),,使得道路車(chē)輛與賽車(chē)的維護(hù)更加輕松快捷。電芯控制器與電池模組作為一個(gè)可維護(hù)單元一起使用,,進(jìn)一步簡(jiǎn)化服務(wù)模式。
維修業(yè)務(wù)模式并不是什么新鮮事,。從家用電器到牙齒修復(fù),,維修業(yè)務(wù)幾乎是當(dāng)今所有行業(yè)的重要基石。電動(dòng)汽車(chē)電池修復(fù)也將為當(dāng)?shù)丶脊?、備件分銷(xiāo)商和原始設(shè)備制造商帶來(lái)巨大的商機(jī),。它對(duì)打造可持續(xù)發(fā)展環(huán)境的影響是巨大的。
“其他BMS競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都沒(méi)法提供像ADI公司那樣的電池修復(fù)能力,??删S護(hù)性將有助于使路特斯與其他電動(dòng)汽車(chē)制造商區(qū)別開(kāi)來(lái),并減少了多達(dá)6噸的碳排放,,”Shane O'Mahony說(shuō)道,,“而且它還有助于確保路特斯汽車(chē)車(chē)主享受數(shù)十年的高性能駕駛樂(lè)趣?!?/p>
wBMS能夠識(shí)別電池的異常情況,,方便快速更換電池,從而延長(zhǎng)了電池組的使用壽命,,節(jié)省了時(shí)間和成本,。
可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)和激動(dòng)人心的駕駛體驗(yàn)
考慮到消費(fèi)者開(kāi)始注重環(huán)保,同時(shí)也為了提供較長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命和高性能,,ADI和路特斯在合作時(shí)便以輕量化,、可維護(hù)性和可持續(xù)性作為目標(biāo)。
在工程設(shè)計(jì)方面所做的創(chuàng)新工作實(shí)現(xiàn)了更小的封裝尺寸,、更少的布線和更小的電池組體積,,以及一個(gè)靈活的系統(tǒng)(橫跨多種設(shè)計(jì)),,使其更易于擴(kuò)展,并且組裝和拆卸起來(lái)更快,、更安全,。可維護(hù)電池為工業(yè)和原始設(shè)備制造商帶來(lái)了大量商機(jī),,同時(shí)使我們向打造更清潔,、更健康的地球又邁進(jìn)了一步。
在接下來(lái)的發(fā)展歷程中,,大膽創(chuàng)新和激進(jìn)思維又將助力路特斯向前邁出一大步,。
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