通用汽车成功实现对电动车电池的远程管理

waffle · 发表于 2020-9-12 10:03:11

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来源: EEWORLD

当你的智能手机没电了，会怎么办?你抱怨它的寿命太短，即使花了一大笔钱买了一个新的。

电动汽车就不能这样了:汽车需要电池，电池的续航时间要足够长。实现这一目标的一种方法是密切关注每辆电动汽车的每一块电池，既可以延长电池的寿命，也可以学习如何设计寿命更长的续航电池。

这里介绍下通用汽车的无线电池管理系统。在任何地方，这都是首款电动汽车(甚至特斯拉也没有)。这项无线技术是与ADI共同开发的，将成为通用汽车所有电动汽车的标准，通用汽车的目标是到2020年全球销量至少达到100万辆。

这些汽车将使用通用公司专利的Ultium电池，该电池由通用公司与韩国LG化学公司合作，在俄亥俄州新建了一家价值23亿美元的工厂。

与今天的电池模块，通过一堆杂乱的橙色电线连接到车载管理系统有所不同，通用的系统特点是以集成射频天线在电路板上。这种天线可以通过2.4千兆赫的无线协议传输数据，类似于蓝牙，但功耗更低。从模块向机载主机报告，发送电池电压和其他数据的测量值。车上的主人还可以通过云与GM对话。

这样能对电池健康状况和运行情况进行全面监控，包括来自驾驶员在不同气候或使用情况下的实时数据。这种全视能力包括大量电池库存——甚至在工人装配线上之前就可将电池安装到汽车上。

通用汽车电池系统电子首席工程师Fiona Meyer-Teruel表示:“你可以让一个中央仓库监控所有这些设备。”

通用汽车基本上可以为包括重型卡车和性能优良的汽车在内的各种电动汽车提供即插即用电池模块，而无需为每种电动汽车重新设计线束或通信系统。这可以帮助该公司加速车型的上市，并确保大多数电动汽车制造商无法获得的盈利能力。通用汽车的工程师和管理人员说，他们已经将Ultium电池的成本提高到每千瓦时100美元以下，这种镍钴锰铝的化学成分是电池开发的圣杯。通用汽车也发誓，它生产的每一款超动力汽车都将盈利。

为了获得最佳性能，无线管理系统将让这些电动汽车在单个电池组内平衡充电。软件和电池节点可以无线重新编程。考虑到这一点，该系统被设计为端到端加密，以防止黑客攻击。

重新利用部分用过的电池也变得更容易，因为不需要彻底检修管理系统，也不需要篡改难以回收的线路。无线包可以直接扮演它们的新角色，通常作为网格的负载平衡工作工具。

Meyer-Teruel:“当电池的性能下降到70%的时候，你可以很容易地重新调整电池的性能，重新使用它。”

正在建设中的通用和LG化学工厂规模庞大，每年的电池产能将达到30千兆瓦时，比特斯拉在内华达州的千兆工厂(Gigafactory)高出50%。到2025年，通用汽车计划向电动汽车和自动驾驶汽车投入200亿美元，向首席执行官Mary Barra所说的“全电动未来”迈进。相比之下，这家工厂的投资只是其中的一小部分。

通用汽车将于明年在展厅推出一款最高达1,000马力的全新电动悍马，这将是通用汽车主要面向美国和中国市场的20款多动力车型中的第一款。凯迪拉克Lyriq跨界SUV紧随其后，它将于2022年推出，不久之后将推出雪佛兰电动皮卡。

通用汽车高电压电池首席设计师Andy Oury表示，这些客户将不必购买新车，就能从无线系统中获益。

“比如，7年后，客户需要Ultium 1.0电池，但我们已经在使用2.0。只要它们是兼容的，我们就可以安装更好的:只要有新的化学成分，并加入新的校准表来运行它。”

通用汽车全球电气化主管Tim Grewe表示，消费者可能很快就会期待电池的使用寿命能达到现在的四到五倍，公司需要对此做出回应。为此，无线系统存储来自每个单元的元数据。实时电池健康状况检查将在需要时重新聚焦模块和传感器网络，保障电池在车辆使用寿命中的健康状况。车主将可以选择加入或退出更广泛的监控驾驶模式。Grewe介绍，通过分析这些颗粒数据，可以找出不同地区和气候下电池批次、供应商或性能之间的微小差异。

Grewe:“这并不是说我们今天的电池有问题，而是有很多小的变化。”“现在我们可以运行数据: 其中电解质有点不同,电极涂层的处理有点不同。”

“现在，无论在哪里——工厂、组装汽车，还是生产线——我们都有基于云的数据和机器学习记录可以利用。”

这种环保的方法减少了每辆车约1公斤的重量，以及3米长的电线。抛弃近90%的电池组布线带来了另一个优势:在整个行业中，有线电池连接器需要足够的物理间隙，人类技术人员可以将两根手指挤进去。没有了电线和触点，就腾出了空间，可以把更多的电池塞进一个给定的空间，设计的更加低调。