电动汽车（EV）的革命：用于生产电动汽车的无线BMS解决方案

电动汽车（EV）的革命正在加速朝着更可持续的未来发展的趋势。电动汽车至少使用三种类型的电子单元进行能量转换：从高压到12v的DC / DC转换器为低压电子设备供电；一个DC / AC牵引逆变器来驱动电动机，通常是一个三相电动机，该电动机为车轮供电；以及一个AC / DC转换器，用于在制动能量回收期间以及从标准的住宅充电或大功率充电中对汽车电池进行充电站（用于快速充电）。

根据世界经济论坛的数据，到2030年，将有2.15亿辆电动乘用车上路。随着电动汽车在未来十年的迅速普及，对支持技术的需求将继续增长。

ADI（Analog Devices，ADI）和Rimac进行了虚拟讨论，讨论的主题包括：电动车如何进入主流市场，帮助汽车行业减少碳足迹，以及ADI公司的技术如何为Rimac的全电动C_Two模型超级汽车提供动力。

讨论由电动汽车影响者兼电动汽车展望创始人罗杰·阿特金斯（Roger Atkins）主持。小组讨论嘉宾包括Analog Devices汽车，通信以及航空航天与国防部门的高级副总裁Greg Henderson；ADI公司汽车业务副总裁Patrick Morgan；以及Rimac组件研发总监Matija Gracin。他们讨论了电动汽车的各个技术方面。

亨德森通过重点介绍电动车市场在过去几年中发生的巨大变化来打开面板。他们已经从具有可持续发展优势的技术新颖转变为成为汽车市场上真正的性能领导者，这证明了纯电动汽车和传统OEM在该领域的巨额投资，并导致了汽车制造商与供应商关系的转变

亨德森指出：“变革的步伐以及电动汽车所需的新解决方案和创新，已经挑战了原始设备制造商与其技术供应商之间的传统线性关系。” “ OEM现在正在更直接地工作，并且与技术公司之间的合作越来越紧密。”

电动和混合动力汽车的设计者为提高能量转换效率而努力，他们的目标是配备紧凑封装和组装的高热可靠性电力电子模块，并减少开关损耗。设计参数是不同的，涉及功率水平，转换效率，车辆动力总成系统中的工作温度，散热能力和系统封装。

EV设计中的性能关键是电池和推进系统。亨德森说：“真正的关键是拥有一个电池管理系统或BMS，它可以准确地监控充电状态并以非常有效的方式将能量从电池传输到推进系统。”

正如阿特金斯（Atkins）所指出的：没有控制，力量就什么也不是。他补充说：“现在，所有必不可少的部分，无论是连接的，自治的还是共享的，都需要大量的精力，并且需要确保它们都有效而稳健地工作。就采用而言，我们当然会看到更多有关电动化和逐步淘汰内燃机生产的公告和讨论。但是，我们需要考虑加速采用该技术的障碍，并提出克服这些障碍的解决方案。”

市场正在继续加速向电气化迈进。Gracin指出了随着市场无情地转向电动汽车需要考虑的三个方面。首先是能量存储，这取决于电池组的密度。第二个是效率，它不仅与电池组有关，而且与涉及转换和管理低电压和高电压的一切有关。第三是基础设施，对大众市场客户的采用至关重要：充电站，维修和服务站。

正如摩根所言，毫无疑问，大流行对汽车业产生了重大影响。这种流行病大大加速了技术的发展。出色的驾驶体验已成为当务之急。不仅是汽车的行驶方式，还包括您在车内的感觉。因此，沉浸式3D声音，麦克风阵列和语音识别等功能已成为必备条件。”

他补充说：“电动车的车厢是如此安静，您会注意到更多的道路噪音。因此，我们开发了一种可以消除道路噪音并为驾驶员带来真正身临其境，令人愉悦的体验的技术。”

要考虑的另一个方面是EV的范围，即EV每次充电可行驶的距离。Morgan指出，这不仅可以通过电池本身来实现，而且可以通过控制电池的电子设备来实现。他补充说：“这些由电池管理系统（BMS）控制的电子设备必须非常准确，以便首先对电池充满电，然后再从电池中有效提取出最后一点电荷，从而降低了整体能耗。这确实对消费者有利，对电网也有利。”

阿特金斯（Atkins）质疑的一个问题是电动汽车的可持续性。电池显然是两类汽车（电动汽车和我们所知的经典汽车）之间的主要区别之一，因为它与电池有关，并且在电池耗尽后会发生什么。传统车辆使用热引擎并具有蓄电池来点燃它，并以减小的电流为车载服务供电，而电动汽车则用高压和大容量的电池组代替了热引擎。在比较两种类型的车辆对环境的影响时，您需要考虑二氧化碳的排放，二氧化碳在其生命周期的每个阶段都是能耗的函数：原材料采购，生产，使用，处置和回收。

Gracin指出，在设计和整个产品生命周期中都需要遵守许多法规。他还强调了电池回收和再利用的趋势。 

电池组有第二生命。一旦它们停止满足在汽车上使用的性能要求，它们便可以在许多其他应用程序中重复使用。当您将汽车电池拆开时，内部仍存在可用于存储能量的模块和电池。我们看到像雷诺·日产这样的大型OEM朝着这个方向发展。” Gracin说。

无线BMS

电池管理系统是电动交通的关键因素。无线技术的加入使它非常有吸引力，但需要多加注意。BMS是一个电子系统，用于完全控制所有诊断和安全功能，以管理车辆上的高压和平衡电荷。

ADI最近推出了用于生产电动汽车的无线BMS解决方案。它可以消除传统的线束，提高设计灵活性和可制造性，而不会影响电池寿命范围内的范围和精度。

“这项技术直接针对可持续性，不仅因为它消除了所有线束，而且消除了与之相关的所有制造和复杂性。它还使电池组能够以模块化，可扩展的方式进行设计，因此，当您进入第二人生时，您可以将这些电池组用于特定的应用场合进行匹配，然后以某种方式重新配置它们第二人生的感觉。除了重量和灵活性方面的优势，wBMS还提供了一种不同的方式来构造电池组。摩根大通表示，通过在电池单元和模块级别进行连续的健康状态计算而获得的数据可用于更准确地确定电池组进入其第二次使用阶段时的剩余价值。”

电动汽车中的无线电池管理系统（来源：ADI）

电池

电池是任何电动汽车的核心，而成本和重量等因素则是每个挑战的核心。电池和电池相关技术的重要性如何？

Gracin指出，当前的化学方法是如何达到某种极限的，而根据设计方面的最新知识，我们达到90％。必须更换电池以取得更好的结果并应对绿色能源挑战。

Gracin指出了当前电池如何达到某种极限。电池的新挑战将以达到更好的结果和支持绿色能源挑战为目标。

回顾过去十年左右的时间，直到我从事这项业务时，事情并没有很多改变。关于锂离子和固态电池的讨论今天和十年前是一样的。我们真的从电池中挤出了所有东西，努力在包装内放入两毫米，只是为了在其中放一个额外的电池。由于重点在于性能，因此我们确实确实需要在其中放置尽可能多的电池以提取尽可能多的功率，但是当前的设计已经达到了极限。因此，要确保电气化的未来，将需要进行大量的创新。” Gracin说。

另一方面，摩根强调了如何开发多种化学物质，以及完全不含钴的磷酸锂铁（LFP）。

电动汽车需要某种类型的电池和高能量密度。该技术可以支持多种电池，这一点很重要。要考虑的第二个方面是每个以电池为主导的电动汽车的成本。在接下来的2-3  年中，电动汽车的成本将与内燃机的价格相当。

结论

汽车供应链无疑正在发生变化，不仅在电子方面，而且最重要的是在机械方面。电池和软件变得越来越重要。当今，典型的高端车辆具有大约1亿行软件代码。这是一个巨大的软件平台。除此之外，电池管理技术也很重要。

电池是电动汽车的基本关键特征，确保有效的充电管理是电动汽车正确运行的基本要素。

电池必须具有非常高的储能密度，近零的自损耗电流以及能够在数分钟而不是数小时内充电的能力。  

预计在未来几年内，电动汽车的采用率将大幅增长，而市场价格的下降，不同充电系统所提供的可能性（例如快速充电，则需要数十分钟才能完全充电）将加速这种增长。或几乎完全充电），以及该地区充电站的可用性不断提高。

编辑：hfy