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優化電池管理系統,提升電動汽車應用前景

2022.2.11 新聞中心 02/11 每日一新

NL-022_安仁國際新聞中心
2022年第022期

 

PART 2

必須小心監控管理電動汽車電池組,否則其內部的鋰離子技術裝置可能會有過熱危險或其他故障。通用汽車工程師兼無線電池電子技術負責人Fiona Meyer-Teruel表示:“幾乎所有電動汽車都有一套某種類型的管理系統。你需要先瞭解汽車電池的狀態才能安全駕駛。”許多其他可充電的電子設備,包括手機和其他可擕式電子設備,也採用BMS來監控和顯示電池充電情況。然而,電動汽車高壓電池組的價格平均占汽車購買價款的五分之一以上,其中可能有數百至數千個電化學電池。德克薩斯大學奧斯丁分校的化學工程教授兼mbBMS專家Venkat Subramanian表示:“汽車的風險比手機要高得多。”

 

標準的電動汽車BMS通常是通過一個電線網路與汽車電池組的每個部分緊密相連。通過去掉電線,通用汽車的新wBMS釋放出的空間可至多再增加15%的電化學電池組。在高度富餘的空間內增加電池數量可提高汽車電源的能量密度,從而提高汽車續航里程。Meyer-Teruel 表示,換用wBMS也是一個辦法,可直接幫助通用汽車即將推出的新電動汽車在與內燃機動力汽車的競爭中取得一席之地。續航里程增加後,消費者就不會擔心電動汽車能否開到目的地了,這個問題曾是阻礙電動汽車銷售的重要因素。

 

Meyer-Teruel 表示,通用汽車宣佈計畫在未來5 年內推出30 款新電動汽車,其中wBMS的應用為其設計和生產帶來了一定優勢,雖然這個優勢不太明顯。通用汽車要快速批量生產一系列以前從未生產過的轎車、輕型卡車和運動型多用途汽車(SUV)車型,挑戰巨大。為此,通用汽車計畫採用其所謂的“Ultium Drive”的各種驅動模式來製造上述車型。“Ultium Drive”由5 個電動驅動單元(從前輪、全輪到特殊類型)組成,包括電動汽車發動機、單速變速器和動力電子設備。驅動單元可包含三種強大電機中的兩種,一些汽車將配備不止一個驅動單元。製造商將為裝配線上的每一款新車型選擇不同數量和配置的驅動元件,並將其安裝在預製的四輪電池“Ultium Platform”(即底盤)上,然後將元件封裝在與車型相適應的車身中。

 

但是不同型號的電池組,在尺寸、形狀和電化學電池的數量上也有很大的不同。為給通用汽車即將推出的電動汽車提供動力,通用汽車與韓國LG化學有限公司共同開發了一種新的鋰離子電化學電池類型,即Ultium,其中含有一種新的化學成分。一家耗資23 億美元用於大規模生產電池的工廠正在美國俄亥俄州洛茲鎮附近建設;2021年4 月,美國政府宣佈了以同樣的資金在田納西州建造第二家工廠的計畫。雖然電動汽車電池中相同電池的堆疊方式是模組化的,但Ultium 電池可以水準或垂直堆疊,使電池組模組的形式和配置多樣化。由於採用了新的wBMS,以及不同模組之間採用無線發射器和接收器通信,而且通過加密信號進行管理,因此大大減少了這些模組的硬佈線,從而簡化了電池組的設計和組裝。由於這些改進,Meyer-Teruel 表示:“wBMS 將加快我們製造和重新設計電池組的速度,縮短我們推出新款汽車的時間。”例如,通用汽車工程師僅用了兩年時間就為功率高達746 kW(1000 馬力) 的2022 款悍馬全電動運動型多用途卡車(SUT)研發出一款通常需要5~6 年才能研發出的異常複雜、包含近600 個電池的電池組,該款車型於2021年上市。