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当无线电池管理系统上车以后

前段时间知乎拆车实验室对通用开发的LYRIQ的电池系统做了一次系统性的测试和拆解,小飞哥专门做了无线电池管理系统的部分,是很有意思的。在这段我们看完以后,我们探讨下CTP时代,无线电池管理系统是否有延展的空间。

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▲图1.无线电池管理系统和菊花链的差异

我个人的看法是:

CTP时代,不管是方壳还是刀片,采样线进行简化,电池采集的CMU在侧端级联以后,剩下的通信和电源线很少了,价值并没有那么高。

通用的BEV平台做800V的200kWh以上的电池,组网需要很多的CMU,实际的效果等实际拆解来测试,这种接近200个Channel的设计,可能可以玩得起来。

短期内电池管理系统的方向,可以是围绕动力域控制器的集成,去做无线意义并没有那么大,需要结合云端去用IT化考虑,这时候整个车端的BMS独立性意义并不大。

Part 1

吃螃蟹的通用

通用汽车在BEV3电池系统上的创新能力,主要体现在全球首先导入的wBMS无线电池管理系统,这一层级在原有的VICM不变的基础上,多了BRFM和BDSB和CMU,这里分了好几个单元。

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▲图2.通用的电池管理系统

按照BEV3的模组设计,无线电池管理系统砍掉了电池包内90%的线束,降低了电池包的重量,提升了能量密度,降低了系统复杂度。这套wBMS系统,则在每个模组监控器内部和BMS控制器内部嵌入了射频芯片,以此组建了一个名为SmartMesh的无线网络,将各个模组监控器和BMS控制器进行连接与数据传输。

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▲图3.通用汽车的wBMS的高雅通信采集线缆的直观对比

为了体现出这个产品的可靠性,在视频里面主要做了动力电池包无线信号干扰测试、辐射测试这两项内容无线通信技术,不管是蓝牙、WIFI,还是4G、5G网络,都存在网络不稳定的情况。在小飞哥的带领下,这次放了28台手机作为干扰源和强干扰下,这套系统都能稳定工作。这套wBMS系统采用2.4GHz的无线传输频段,应用SmartMesh网络架构,通过自适应随机跳频技术,当系统识别到当前通讯频段出现干扰时,wBMS系统中的无线主节点芯片就会判断下一个时间窗口的通讯频段,并在判断好后会通知从节点芯片,可同时自动改变到不受干扰的频段,从而避免了干扰。SmartMesh网络架构使用的是时间同步通道跳变链路层进行通信,都有冗余的路径以克服由于干扰、物理遮挡或多径衰落导致的通信中断。当出现异常时,会借助旁边的模组进行通讯。

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▲图4.生活化的手机场景

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▲图5.强干扰测试

当然很多消费者也会担心辐射问题,在这里也做了EMC的辐射测试结果来比较,实际上通过工程师的努力,在EMC完善的设计下,这套系统略高于蓝牙耳机并低于电脑的辐射强度。

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▲图6.电池包辐射实验和家用数码产品的对比

无线电池管理系统到底有啥用,我的理解可能是为了汽车往无线化通信过渡,当然上面的种种优点也确实存在,但是更重要的还是往智能化的电子电气架构过度。


Part 2

无线电池管理的利弊得失

在国内, 不管是华为和宁德时代都跟随很快,如下图所示,华为的星闪BMS,还是宁德时代在换电上做这套新的设计。

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▲图7.华为无线电池管理系统

在分小电池包,实现电池包之间和电池包与车,电池包与换电站的通信逻辑是存在的,就是整体的适配和整个场景调试,可能需要挺长的时间。

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▲图8.宁德时代无线电池管理系统

而在我们看的比较重的,CTC时代,如果按照整包的设计来看,围绕侧边布置CMU的方式,其实对于空间和线缆的设计简约其实差异并不大。我是想说,如果在长刀片、短刀片和4680这种高度集成的方案,甚至是宁德时代的CTP3.0,侧边考虑CMU的布置,整个节约的通信线缆和空间可以忽略的情况下,做这个设计好像不太划算。

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▲图9.4680的整体设计

当然我觉得下一步把AFE进一步从硬板切换到软板,把CMU进一步优化成更小和更轻对系统的价值更大一些。

小结:我是觉得现在可能电池管理系统的完整性演进,受到了整包设计和整个全生命周期的影响,数据和算法可能被域控制器和后台拿走了,而硬件电路的设计则受到整包布置的约束,采样环节跟着线走,计算环节被域控制器集成掉。这个是我观察到的一些可能性,供大家参考。

参考资源:

知乎拆解 《Vlog | 终于把电池搞到手了!泛亚汽车技术中心探访记》

知乎拆解视频 电动老王和小飞哥的环节

来源:第一电动网

作者:朱玉龙

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/171889

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