特斯拉对电池超级工厂的巨额投资和大众计划到2030年在欧洲建设6家特种电池制造商，都表明电池已成为汽车行业最具战略意义的组成部分。

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汽车制造商试图减少电池在整个生命周期中的尺寸、重量和成本影响，并延长电池支持的范围，这将对其市场份额和竞争力产生巨大影响。随着越来越多的旧电动汽车达到使用寿命，汽车制造商甚至将争夺从报废车辆中回收的所谓二次电池的价值。

然而，关于电池开发的新闻往往强调对新材料的研究，有时甚至是非常奇怪的材料。人们希望这些材料能比目前的锂技术储存更多的电荷。电池管理系统(BMS)，即监控电池的充电状态(SOC)和健康状态(SOH)部分，却往往得不到关注。事实上，由AD公司开发通用汽车模块化Ultium新型无线电池管理系统率先在电池中使用(wBMS)技术有望给汽车制造商带来新的竞争优势，从电池模块的首次组装到电动汽车的运行，再到处理，甚至进入电池的梯队利用。

继通用汽车发布Hummer EV（众多配备wBMS车型中的第一款)之后，AD基于无线技术，如何实现电动汽车电池的设计、生产、维护和处置，实施了一系列生产计划。

成本、空间、重量和设计成本、空间、重量和设计问题

AD开发wBMS该技术的灵感来自于对传统电动汽车电池组中通信布线缺陷的分析。本分析借鉴了AD专业知识：AD在市场上提供高精度的常规BMS，在无线通信领域，AD是5G领先的无线电技术企业之一。它还为工业环境开发了非常强大的产业环境Mesh网络技术。

在常规电动汽车电池中，每个电池单元和电子控制单元通过布线支持电池组(ECU)之间的通信，ECU调整电池的运行，以确保它为车辆提供电力。

这种通信需求反映了大型电池组的复杂架构：它由模块组成，每个模块包含多个电池单元。自然生产差异意味着每个电池单元在额定容差范围内都有自己的特点。为了最大限度地提高电池的容量、寿命和性能，需要监控电池运行的关键参数——电压、充电/放电电流和温度，每个模块都需要单独记录。这是BMS中单元监控单元的工作。

然而，每个电池的数据只到达BMS的ECU以后会有用，ECU控制各模块的电池供电和取电方式，维护电池的安全功能。

因此，电动汽车电池需要通过某种方式将数据从每个模块（测量电压、电流和温度的地方）传输到每个模块ECU的处理器（参见图1）。传统上，这些连接是通过电线进行的：有线连接的优点是大家熟知且易于理解。

图1 典型复杂，多组件有线BMS网络(左)，以及由AD公司wBMS更简单的技术布局(右)

但它也有很多缺点：铜线束非常重，如果电池填充占用的空间，它将提供更大的电能容量。此外，连接器可能会出现机械故障。换句话说，导线增加了开发、制造成本和重量，但也降低了机械可靠性和可用空间，降低了里程。如果线束可以被移除，汽车制造商也将获得新的灵活性来设计电池组的外观尺寸，以满足车辆的设计要求。

电池线束的复杂性还使电池包的组装变得困难且昂贵：必须手动装配有线电池包并进行端接。这是一个高成本且危险的过程，因为电动汽车的高压电池模组是充电的。为了维护装配过程的安全并保护生产线工人，须实施严格的安全规程。

AD模块化和可扩展wBMS系统平台提供的优点是：OEM电池组可以完全自动组装。取消(信号)线后，电池模块唯一需要的连接是电源端子，机器人在自动化过程中很容易完成。通过消除体力劳动，OEM装配线工人的安全风险也可以消除(见图2)。

图2 wBMS该技术消除了信号线束，支持完整电池组的自动化机器人生产

实施通用汽车wBMS在技术过程中，Ultium模块的可扩展架构也有助于降低通用汽车的电池组成本。虽然Ultium电池于2021年首次亮相，但这些模块将部署在通用汽车的所有车型中，不仅用于重型车辆，还用于从高性能、高端车辆到小型车辆的所有公路车辆。就像通用汽车全球电气化和电池系统执行董事一样Kent Helfrich在2020年9月的新闻公告中，可扩展性和复杂性的降低是我们的Ultium无线管理系统是这种惊人灵活性的关键驱动力。

因此，汽车制造商有很多充分的理由在新的电动汽车电池系统中取代稳定的无线技术BMS电线。AD公司wBMS技术的优势不仅限于在特许经销商前厅销售的新车。

■ 维护-安全的无线功能意味着电池组的状可以通过授权修理厂的诊断设备方便地分析，而无需接触电池组。如果发现故障，可以很容易地删除和更换故障模块。无线配置简化了电池系统中新模块的安装。

■ 处理-电池组中可回收金属和潜在危险材料的处理安排需要批准和监督。取消简单的连接和通信线束使电池模块比有线电池更容易、更快地拆卸。

■ 梯次利用——未来电动汽车电池的寿命可能会超过车辆本身的寿命：特斯拉总裁埃隆·马斯克估计，电池完全失效前的典型寿命相当于100万英里。因此，二次电池市场正在兴起，从报废电动汽车中回收电池，重新用于可再生能源存储系统和电动工具。这为负责回收或处置报废电动汽车电池的电动汽车公司创造了新的价值来源。

wBMS技术支持轻松读取每个智能模块的关键电池数据，这意味着每个电池的状态可以单独确定。例如，该数据可以提供一个模块SOC和SOH信息。结合模块最初生产的数据，二次电池模块将在下一个应用程序中得到优化，每个模块在销售时都有一套详细的规格供参考。数据的现成可用性增加了模块的转售价值。

完整的电池数据采集无线系统

wBMS技术利用了AD的两项长期优势积累：传感测量和射频通信。wBMS该技术是一个完整的解决方案，汽车制造商很容易将其集成到电池组设计中。它为每个电池模块提供一个无线电池监控控制器(wCMC)通信网络通过无线管理器单元进行控制。通信网络接多个电池模块ECU。

除无线部分外，每一个wCMC该单元还包括一个高精度测量各种电池参数的一流电池管理系统，以便应用处理器分析电池SOC和SOH。

通信架构稳定

AD在wBMS系统中实施的无线网络协议以汽车行业对可靠性和安全性的要求为核心。Bluetooth或Wi-Fi网络等面向消费电子的无线技术不同，wBMS汽车应用所需的解决方案是基于整个网络时间同步技术，致力于在所有工作条件下实现可靠和安全的通信。

wBMS大规模生产电动汽车的使用证明了其在最恶劣环境中的可靠性：基于wBMS电池已经在100多辆公路和越野试验车辆中运行了数十万公里，涵盖了从沙漠到寒冷北方的各种环境和最恶劣的条件。通过所有测试的可靠性和成功OEM安全稳定性认证，使wBMS将很快应用于各种乘用车。

AD还通过了wBMS支持汽车制造商ISO 26262功能安全标准合规方案。无线电技术和网络协议以特殊的方式开发，使系统能够处理嘈杂的环境，并利用复杂的加密技术在监控单元和管理器之间提供安全通信。安全措施避免了罪犯或黑客等非预期接收者对无线网络传输数据的欺骗。此外，收到的内容与发送的数据完全一致，中间无法修改。预计接收者能够准确地知道发送消息的来源。

电池价值的生命周期管理

电池包嵌入在整个电池包的生命周期中，从初始组装到处理再到梯队利用wBMS该功能可以确保车辆制造商及其所有者能够轻松跟踪电池状况，保持性能和安全，并最大化其价值。整个系统-包括电池模块的电池监控单元和ECU之间的交互——都由AD制造商定义了技术控制和配置设置。

wBMS技术也得到了AD电池生命周期洞察服务服务(BLIS)通过基于边缘和云的软件，可以支持可追溯性、生产优化、存储和运输监控、早期故障检测和延长寿命。

wBMS和BLIS技术AD是什么品牌共同使汽车制造商在电池组开发和生产方面的投资获得更高的回报，提高其电动汽车业务战略的经济性，帮助加快市场向低碳可持续个人旅游的未来转变。