據《福布斯》網站報道,大眾汽車正在與芯片制造商恩智浦(NXP)合作,為MEB平臺EV開發電池管理系統。
(圖:大眾MEB電池組)
電池管理系統(BMS)是電動汽車領域的關鍵技術之一。盡管在降低電池成本方面取得了進展,但電池仍然是電動汽車中造價最高的部件,如處理不當也可能成為最脆弱的部件。與傳統燃料相比,電池的能量密度仍然非常低。恩智浦正與大眾等汽車制造商合作,利用BMS提高電池效率。
大眾汽車選擇恩智浦為其EV平臺MEB 打造電池管理系統,該平臺將在未來5年支撐大眾集團旗下9個汽車品牌的75種不同車型。最近在歐洲上市的ID.3掀背車是MEB平臺推出的首款車型,接下來是即將在年底上市的ID.4跨界車。奧迪首款通過MEB平臺打造的車型是Q4 e-tron,這款車型有望于2021年在美國上市。
(大眾 MEB 平臺)
BMS的目的是跟蹤和管理進出電池組的能量流,并對充電狀態做出預測。了解這種充電狀態本身就很重要,不僅有利于司機根據電量顯示判斷電池所能支撐的行駛里程,還有利于平衡當前駕駛任務與電池電量,最大限度地利用電池。
更重要的是,恩智浦BMS還能夠對單個電池單元的充放電水平進行控制。大家也許都遇到過電池不能充電的煩惱,導致電池退化的主要原因之一就是充電過度。汽車制造商試圖延長電池壽命的方法之一便是設定充電上下限緩沖。例如規定只能充電90%,電量低于5%必須充電等,以確保電池充放電水平永遠不會超過限制。然而,這意味著車輛只能使用電池滿容量的85%,因此比電池全部用完時的行駛距離會少15%。同時還表明汽車攜帶額外重量的電池,卻從來沒有被使用過,這無異于成本浪費。
(恩智浦電池管理系統)
更準確地測量充電狀態可以減少這些緩沖,從而在不損壞電池的情況下增加續航里程。然而,測量充電狀態比較困難。與許多老式消費電池不同,鋰離子電池的電壓不會隨著電量的下降而呈直線下降的趨勢。在電荷循環的大部分時間里,它往往保持相對恒定。因此,BMS 包含一個軟件模型,可以跟蹤進出電池的電子流,以估計充電狀態。電子流測量越準確,充電狀態模型也越接近實際情況。
在恩智浦于2015年收購飛思卡爾( Freescale )及其處理器業務之前,該公司的傳統業務主要集中在模擬電子產品領域。模擬技術在現代BMS的開發中扮演著關鍵的角色。恩智浦已開發出14通道模擬設備,可跟蹤和管理低至1 mV電池組中的單個電池單元。恩智浦BMS的參考設計可管理電池組中所有單個電池單元的充放電水平。 該14通道電池控制器是系統的核心,它可以對充電和放電進行單獨的電池單元控制。
對此,恩智浦首席技術官拉爾斯·瑞格爾(Lars Reger)進一步解釋,”如果是串聯電池,只有在串聯組電量全部耗盡后才能進一步釋放其他串聯組的電量,而且充電也不能超過整個電池的充電量。所以,即使兩個相鄰的電池單元電量有所差異,也不能對最滿的電池單元過度充電。但恩智浦的電池管理系統將能夠平衡所有電池單元的電量水平,因此可以進行滿格充電,不會出現某個電池單元過充的情況。“此外,在能夠精確測量剩余電量的情況下,也有利于車主掌握電池充電水平。
(2021款大眾 ID.4)
事實上,準確測量電池充電狀態有利于設定最小的緩沖上下限,這將允許更經濟實惠的車輛使用較小的電池,而不會犧牲續航里程和電池的耐用性。反之,相同的電池容量則能夠獲得更長的續航里程。無論如何,這都將有利于提高電動汽車電池的效率。大眾與恩智浦合作,無疑更有利于其MEB平臺電動汽車的擴張。