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最关键的动力电池管理无线化量产,汽车wBMS技术已经自证安全 

2022-06-15 15:37:49 ADI公司 阅读:
作为安全至关重要的汽车应用,无线何以在新能源汽车核心的电池模组中大行其道?ADI和整车厂商怎么确保安全可靠性?

在两年前,亚德诺半导体(ADI)公司宣布推出汽车行业首款用于量产电动汽车的无线电池管理系统,使汽车制造商能够更加灵活地将电动汽车平台扩展至多种车型实现量产。并同期宣布作为首款用于量产电动汽车的无线电池管理系统,ADI无线BMS将在通用汽车搭载Ultium(奥特能)电池平台的量产车辆中亮相。前不久,随着上汽通用汽车的复工复产,采用Ultium电池平台的通用旗下凯迪拉克LYRIQ首台预生产车在工厂下线,wBMS在汽车领域的应用大幕也正式开启。aBWednc

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事实上,wBMS在汽车领域的应用通用并不是唯一的“吃螃蟹”者,在ADI公开的合作厂商中,至少还包括路特斯汽车,该公司计划将无线BMS集成到其全新的轻量化电动汽车架构(LEVA)中,未来所有路特斯电动汽车均将基于此架构设计。问题来了,作为安全至关重要的汽车应用,无线何以在新能源汽车核心的电池模组中大行其道?ADI和整车厂商怎么确保安全可靠性?aBWednc

摆脱线束的“束缚”,BMS的无线化之路

线束一直是汽车中的重要组成,也是工艺最为复杂的一部分。在传统燃油车上,所有线束加起来的长度可达1500米,重量达到25-30公斤。随着智能化革命到来,汽车电子电气系统承载起更多的功能,线束长度势必要更长。但电动车的续航对重量和空间布局又极为敏感,再增加线束显然不符合轻量化的目标。aBWednc

传统的有线BMS架构采用基于菊花链配置的线束来连接电池组,制造工艺繁琐,需要经常维护,难以满足电池持续实时监测的需求,且维修难度高。无线BMS技术采用无线芯方案与电池监测器协同工作,可将电压和温度数据从每个电池单元传递到系统中的主控制器,可以解决上述难题。固有电缆和线束量的减少降低了车辆的重量并节省了成本。aBWednc

ADI是BMS无线化技术的积极探索者,该公司基于其专有的嵌入式无线传感器网络,使得在最具挑战性的环境中部署无线传感器网络变得实际可行,并率先基于BMW i3 车型进行了应用实车整合,推出业界首款无线电池管理系统概念车,取代了电池组和电池管理系统之间的传统有线连接,解决了由于汽车线束以及电动汽车和混合动力/ 电动汽车中的连接线所引起并长期存在的可靠性问题,并简化了 BMS 设计和制造。aBWednc

尽管无线通信已在各类应用中替代了电缆,但是要考虑的一个关键点是无线链路和网络的可靠性。可使用数据包错误率以及在发送器和接收器之间成功发送消息的概率来量化可靠性需要达到99.999%,数据包错误率为0.0001%。无线BMS应该准确监测状况并在检测到危险事件时快速、可靠和安全地作出响应,以减轻危险或破坏。系统应满足汽车安全完整性D级的要求(这是国际标准化组织26262道路车辆标准所定义的最高功能安全目标),在ADI宣布推出业界首款量产无线电池管理系统的新闻中,ADI就强调了支持ASIL-D安全性和模块级安全性。aBWednc

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ADI基于BMW i3 车型的早期无线电池管理系统概念车aBWednc

ADI无线BMS基于其嵌入式无线传感器网络技术通过多种维度加强了其可靠性和安全性,包括:在射频条件不断变化的智能微尘之间保持冗余路径;通过调整智能微尘之间的路由减小系统延迟;通过优化路径以具有更好的射频性能来减少流量重试次数;所有流量均通过端到端加密、消息完整性检查和设备身份验证进行保护;等等。aBWednc

通过顶级汽车网络安全认证,无线BMS获得安全“护身符”

尽管像通用这样的大型汽车制造商拥有非常复杂的技术导入程序,但对于更多汽车制造商如何判断无线BMS的安全性是个问题。最近,ADI正式宣告其无线电池管理系统通过顶级汽车网络安全认证,首个在TÜV北德(TÜV NORD Mobilität)通过ISO/SAE 21434认证的汽车系统,权威认证为wBMS技术的普及推广提供了更权威的敲门砖。aBWednc

ISO/SAE 21434认证标准是由ISO(国际标准化组织)与SAE International(美国汽车工程师学会)共同制定完成,并于2021年8月31日正式发布。该标准是汽车网络信息安全领域首个国际标准ISO/SAE 21434《Road vehicles—Cybersecurity engineering(道路车辆-信息安全工程)》。从汽车行业的角度来看,该标准就产品开发和整个供应链设计的安全性方面达成了共识。aBWednc

ISO/SAE 21434的应用目的是确定结构化的流程,确保信息安全的设计,实现降低攻击成功的可能性、减少损失,并提供清晰的方法帮助车企应对信息安全威胁。ISO/SAE 21434 针对道路车辆及其部件、接口等提出网络安全风险管理的要求,定义了车辆生命周期包括车辆工程、生产、操作、维护和退役相关等各阶段的要求。通过该标准设计、生产、测试的产品意味着具备了一定网络安全防护能力。aBWednc

wBMS应用趋势下,实现新能源汽车电池管理的更多可能

据悉基于wBMS技术通用汽车的奥特能平台中全新一代VIP智能电子架构还为电池包加入了OTA功能,可以不断优化电池包的性能表现,并且上汽通用还会采用云端+大数据+AI技术。基于wBMS和云端数据构建电池健康评估模型,并经过海量数据训练,多维度综合评估电池健康状态,能够为用户提供定制化的电池状态、安全性能监控服务。总之,wBMS让奥特能平台的电池包在可靠性、续航、工序和智能化程度等方面具备明显的技术优势,实现对传统电池包的代差级领先。aBWednc

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事实上,ADI一直在推广其无线BMS对汽车电池全寿命周期的管理优势,基于云平台的电芯级别全程无线监控,无疑将无线电池管理系统的优势进一步外延,不仅在汽车制造上实现降低成本,更加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的服役于储能等梯次利用场景中。aBWednc

责编:Franklin
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