環(huán)球熱消息：利用高壓電池管理架構(gòu)降低組件成本

作者：Emiliano Mediavilla and Konrad Lorentz

(資料圖片僅供參考)

各種電池結(jié)構(gòu)都有其固有的優(yōu)缺點(diǎn)。汽車OEM廠商需要分析并確定哪種架構(gòu)更適合自己的生產(chǎn)模式，同時(shí)保持系統(tǒng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。使用兩個(gè)獨(dú)立的400V電池是解決這一挑戰(zhàn)的創(chuàng)新性解決方案。

兩塊400V的電池在充電時(shí)可以串聯(lián)（總共800V），減少充電時(shí)間，而在驅(qū)動(dòng)時(shí)可以并聯(lián)（400V）。從而保證標(biāo)準(zhǔn)的大容量400V傳動(dòng)系統(tǒng)部件（如逆變器和車載充電器）在使用時(shí)，其容量和范圍不受影響。

使用TPL的800V HVBMS架構(gòu)

這種方法允許快速充電和復(fù)用現(xiàn)有的400V解決方案，對(duì)于設(shè)計(jì)人員兩全其美。成本在掌控之中，而充電速度更快將帶來巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更能吸引消費(fèi)者。

xEV動(dòng)力的關(guān)鍵系統(tǒng)

上圖顯示了電動(dòng)汽車動(dòng)力的關(guān)鍵系統(tǒng)。圖中為主高壓（HV）電池及其管理系統(tǒng)。低電壓（LV）側(cè)為鉛酸電池或鋰電池，電壓通常為12~14 V，可以提供車內(nèi)照明、門鎖、導(dǎo)航和駕駛輔助系統(tǒng)所需的較低電壓。12V電池還可作為備用電源，在主高壓電池?zé)o法供電的情況下接管關(guān)鍵安全功能，如轉(zhuǎn)向。

了解更多簡(jiǎn)化EV開發(fā)的創(chuàng)新解決方案。

任何解決方案都有不可妥協(xié)的標(biāo)準(zhǔn)，無論成本高低。汽車必須具備功能安全性，無論在哪里出售，都必須符合所有相關(guān)安全和環(huán)保法規(guī)。此外，汽車還需要提供消費(fèi)者心儀的功能和優(yōu)勢(shì)，這就意味著汽車必須具有足夠的續(xù)航能力、性能和舒適度以及時(shí)尚感。

設(shè)計(jì)人員在滿足這些參數(shù)要求的同時(shí)，如何降低成本？

首先應(yīng)查看其物料清單（BOM）上的組件?？纯次锪锨鍐问欠褡詈?jiǎn)化？是否可以使用成本更低、集成度更高的替代產(chǎn)品替換某個(gè)組件？替換某個(gè)組件是否會(huì)帶來其他方面的好處，例如利用處理器或片上系統(tǒng)（SoC）減少所需外部部件數(shù)量？

例如，模擬前端（AFE）是電池管理系統(tǒng)（BMS）的重要組成部分，不僅能從電池單元獲取數(shù)據(jù)，還能對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化和調(diào)節(jié)。通過使用高度集成的AFE（如恩智浦MC33775A，14通道的電池單元控制器），可以減少所需的電纜數(shù)量，降低BOM的成本并削減整體系統(tǒng)成本。

然后，設(shè)計(jì)人員可以考慮生產(chǎn)和制造過程。能否選擇可以自動(dòng)化組裝的組件來降低成本？

此外，通過可跨多種車型復(fù)用和擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)，是否可以節(jié)約成本？這種方法現(xiàn)在非常普遍，用統(tǒng)一的汽車平臺(tái)支持各種車型。也就是說，汽車廠商不僅可以為消費(fèi)者提供多種選擇，還不會(huì)造成開發(fā)成本激增，甚至還能從組件成本的規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益。例如，大眾汽車將恩智浦的BMS系統(tǒng)引入其MEB平臺(tái)，大大降低了該系統(tǒng)在多款車型上的推廣難度，大眾計(jì)劃在2029年¹之前向市場(chǎng)推出多達(dá)75款全電動(dòng)汽車，采用BMS系統(tǒng)將帶來很大的優(yōu)勢(shì)。

更具體地看一下BMS，BMS將從電池收集分析數(shù)據(jù)，以確定電池的SoC和健康狀態(tài)（SoH）。BMS可以使用這些數(shù)據(jù)來管理電池以獲得高性能、高續(xù)航和高使用壽命，還可以診斷任何問題。

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恩智浦汽車充電

在這篇文章中，我們研究了設(shè)計(jì)人員如何降低電動(dòng)汽車的成本，特別是與BMS相關(guān)的組件成本。雖然這些一般原則適用于各種電動(dòng)汽車，但在轉(zhuǎn)向800V架構(gòu)時(shí)可能尤為重要，因?yàn)椴捎?00V架構(gòu)可能組件成本更高，部件替代來源更少。

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Emiliano Mediavilla Pons

Emiliano Mediavilla Pons來自汽車產(chǎn)業(yè)鏈Tier 1市場(chǎng)，于2015年加入恩智浦，擔(dān)任固態(tài)照明業(yè)務(wù)的產(chǎn)品定義和功能安全架構(gòu)師。2018年起，Emiliano加入BMS團(tuán)隊(duì)，擔(dān)任應(yīng)用程序團(tuán)隊(duì)的首席功能安全架構(gòu)師。在過去14年里，Emiliano一直在汽車行業(yè)擔(dān)任系統(tǒng)、產(chǎn)品和功能安全架構(gòu)師。Emiliano持有奧維耶多大學(xué)電子工程學(xué)士學(xué)位、加泰羅尼亞理工大學(xué)汽車電子電氣碩士學(xué)位和奧維耶多大學(xué)工商管理碩士學(xué)位。

Konrad Lorentz

Konrad Lorentz擁有德國洛特林根大學(xué)（Reutlingen University）國際項(xiàng)目工程學(xué)士學(xué)位。2020年，他憑借一篇關(guān)于“汽車價(jià)值鏈”的論文加入恩智浦，目前擔(dān)任BMS營銷團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品經(jīng)理。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 設(shè)計(jì)人員 解決方案 可以使用 學(xué)士學(xué)位