电动汽车无线供电技术(电动汽车无线充电技术)

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事(微信官方账号:车工具)
作者|郝汉
编辑|晓寒
切断通用电动车内部线束，引领电动车走向无线时代！
就在比来，通用汽车在中国公布了“Otergy”电动汽车平台他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。其电池组最大的亮点是装备了无线BMS系统(wBMS)，切断了电池组中90%的线束——不但减轻了电池组的重量，增加了能量密度、系统复杂度和材料本钱，还进步了电池组的稳定性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
水基泥浆的利用也进步了生产效力他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。由于少了90%的线束，大大简化了电池组的组装他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。同时，在一般的Otergy电池厂，机械臂在流水线上抓取电池组时，可以间接利用无线模块检测电芯的性能，也省去了传统接线质检的步调他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
最初，由于无线BMS系统的存在，可以方便地停止电池全生命周期的性能测试，从而使二手车估价更正确，电池门路操纵更方便，拆卸接管更顺畅…
未来，随着车内无线毗连技术的进一步成熟和提高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。BMS域控制器与电源域、车身域、自动驾驶域或中心计较平台之间可实现无线毗连，将慢慢切断当前车辆数千米的毗连线束，大大下降车辆的复杂度和生产本钱，使车辆真正成为模块化的智能产物……
WBMS是智能电动汽车无线化的第一步他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。通用汽车明显在鞭策电动汽车进入无线时代方面发挥了关键感化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
一、无线BMS的上风:续航才能更强，更平安他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。通用汽车在OTENG pure level平台上搭载的无线电池治理系统(以下简称wBMS系统)由通用汽车和ADI公司亚朵半导体(以下简称ADI)结合开辟，削减了现有BMS系统内部的毗连线束他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
电动汽车的动力电池组由多个电池模块组成，电池模块内部有多个电芯他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。为了实时监控每个电池单元的性能，电池监控器安装在每个模块中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这些监视器将收集每个电池单元的电压、电流和温度数据，并将数据发送到电池组控制器(BMS控制器)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
BMS(左)和wBMS(右)的传统毗连形式
今朝一切电动汽车都采用菊花链有线毗连，将模块监控器的数据传输到BMS控制器他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。有了这个wBMS系统，OTE在每个模块监控器和BMS控制器中都嵌入了射频芯片，从而建立了一个名为SmartMesh的无线收集，将每个模块监控器和BMS控制器毗连起来停止数据传输(如上图)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
与传统的BMS系统相比，wBMS系统有三大上风他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
1.进步车辆寿命他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
引入wBMS后，电池组内部线束可削减约90%，内部空空间可增加15%他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。按照期刊Spectrum IEEE给出的数据，具体来说，每个电池组削减了长3m、重1kg的线束他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
Otergy电池组中的内部线束很是少他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
这样在电池容量稳定的情况下，下降了电池组的整体重量他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。大概体积稳定，可以增加电池组的容量他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这两种方式都可以进步车辆的续航才能，节省线束本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
ADI公司中国汽车电子奇迹部高级计谋及营业拓展司理陈升告诉车东熙，wBMS系统与有线BMS的本质区分在于削减了通讯线束，细胞采样数据经过无线通讯传输他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。两者的丈量精度完全不异——全生命周期内各类工况下正负2毫伏他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
2.进步车辆的平安性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
“wBMS不但可以进步电池组中空的操纵率，还可以增加能量密度他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。”陈升说，“同时，由于削减了线束，简化了电池组的组装复杂度，下降了组装进程中出现题目标几率，未来电池组的保护也会加倍方便他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。”
3.下降整车本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
为了保证通讯的牢靠性，电池组中的通讯线束凡是挑选强度高、载流量大、发热量低的重型铜芯电缆，而不是价格昂贵的铝芯电缆他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。固然，本钱也较高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。无线BMS削减了90%的线束，自然可以大幅下降电池组的材料本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
业内称，wBMS的价格明显低于传统的BMS系统，即使不斟酌生产进程中节省的本钱，只提节省的材料本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。未来，wBMS系统的本钱有望降至有线BMS系统的50%左右他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
据领会，通用汽车的Otergy纯电动平台是全球首款搭载wBMS系统的量产车平台他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。未来，通用汽车基于Otergy平台打造的一切纯电动汽车都将搭载这套wBMS系统他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。今年9月，阿迪公布与英国路特斯告竣合作他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。双方计划在路特斯下一代轻型电动汽车架构中利用wBMS系统他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
第二，多种手段保证通讯稳定，到达ASIL-D标准他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。现有的无线通讯技术，不管是蓝牙、WIFI，还是4G、5G收集，都存在收集不稳定的题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。对于电动车来说，假如出现收集波动，明显会影响行车平安他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。那末这个wBMS系统是若何保证通讯的稳定性、实时性战争安性的呢？
据陈生先容，Otergy平台的wBMS系统采用2.4GHz的无线传输频段，利用ADI公司开辟的SmartMesh收集架构他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这类收集架构之前在产业生产中经常利用，可以为全部wBMS系统的传输稳定性供给三重保障他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
ADI公司wBMS系统道理图
首先，本系统采用了自顺应随机跳频技术他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。当系统识别到当前通讯频段存在干扰时，wBMS系统中的无线主芯片会对下一个时候窗内的通讯频段(非牢固频段序列)停止判定，判定后会告诉从芯片，这样两个芯片会自动同时换到不受干扰的频段，从而避免干扰他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
此外，全部流程系统可以自立进修，经过算法识别高堵塞的通道，自动下降通道占用率他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
其次，ADI公司的SmartMesh收集架构利用TSCH链路层停止通讯他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。收集合的终端可以在微秒内同步，收集通讯构造成时隙，可以实现低功耗分组交换、成对信道跳变和全途径分集他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
此外，每个装备具有冗余途径，以克服由干扰、物理遮挡或多径衰落引发的通讯中断他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如一条途径上的数据包传输失利，Smart Dust将自动鄙人一条可用途径和分歧的射频通道上重试他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
SmartMesh收集架构表示图
假如节点与电池治理系统之间的无线通讯出现异常，异常节点将与其他节点停止通讯他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。简单来说，每个节点都可以帮助其他节点停止通讯，单个节点生效的几率会下降他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
按照ADI官网的数据，SmartMesh处理计划可以实现99.999%的数据牢靠性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
再次，wBMS系统各节点采用分时通讯方式，同时利用时候戳和数据重传机制，避免了多个节点一路通讯酿成的无序他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
假如一个节点传输数据失利，它可以鄙人一个时候窗口尝试再次传输数据，而且它可以经过优化途径来挑选更好的RF性能，以削减流量重试的次数，从而保证数据的稳定性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
假如在绿色箭头处通讯失利，节点D将利用另一个通道在红色箭头处再次尝试他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在全部电池治理系统的监控中，需要同时采样电芯的电流、电压、温度等信号，并要务实时通讯，这样系统算法才能更正确的计较出当前的电池状态他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
为了获得更切确的丈量值，SmartMesh收集架构中的每个发射机和接收机可以以团队的方式停止信道跳频，以实现频次分集，从而可以增加收集带宽，并可以同时停止屡次传输他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在功耗方面，SmartMesh收集架构的功耗也低于蓝牙、Wi-Fi等通讯方式，每个路由节点的功耗凡是小于50 A，别的全部SmartMesh收集架构具有静态收集优化功用，可以在一定水平高低降整体功耗他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
除了稳定性，电池治理系统的平安性也很重要他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这个wBMS系统有很多办法来确保平安他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
首先，通用汽车可以操纵wBMS系统建立整车实时智能电池监控系统他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。该系统自力于整车系统，可以实时监控电池组的健康状态，将全部电池系统的平安风险分别为单个电池单体的预监控，随时调剂模块和传感器，保证电池在车辆生命周期内的健康他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
其次，如上所述，利用wBMS系统可以使电池组内部空间增加15%他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。操纵这些来之不易的空室，在电池组内部安装了排气通道战争安阀，进一步增强了电池从模块到组级的散热才能他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
奥特能平台电池系统具有平安阀、排气通道等专利设想他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
此外，wBMS系统可以对软件和电池节点停止无线重新编程，使车辆到达更好的性能他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。此外，ADI公司针对该系统采用了128位加密平安网格设想他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。全部SmartMesh收集架构中的一切流量都经过端到端加密、消息完整性检查和装备认证停止庇护，避免黑客入侵，确保车辆平安他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在信息平安方面，ADI wBMS系统可以满足相关国际信息平安律例的要求他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。同时，ADI和GM停止了屡次仿真和模拟测试，以保证无线通讯的性能、稳定性和抗干扰才能他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
通用汽车基于ADI的wBMS无线BMS技术，其系统终极到达了ASIL-D平安标准他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
第三，进步生产效力，把车酿成一堆木头他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。wBMS不但可以增加车辆寿命、进步平安性和下降本钱，还可以明显帮助车企的全部生产流程他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
1.进步电池组的生产效力他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
车东之前参观上汽通用Otergy超级工场时发现，工场内一切电池都是无线检查——比传统的插电式检查更省工省时他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
据上汽通用的技术职员先容，工场里的机械臂大多都装有无线通讯模块，可以与电池组内部的wBMS模块停止通讯他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在抓取电池组停止下一步操纵之前，工场中的机械臂经过无线方式读取电池组的一切信息，避免了传统电池测试毗连器插拔酿成的零件损坏，进步了装配质量和流水线生产效力，节俭了人力本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这也是wBMS不但能下降材料本钱的缘由他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
同时，无线监控系统可以在整车上模拟电池组的实在运转状态来测试电气性能，保证每个电池组的平安性和分歧性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。此外，在全部试放电进程中将接管能量，过剩的能量将反应到电网中，削减生产进程中的能量损失他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
操纵无线通讯技术测试电池模块的性能
2.进步电池组的RD效力他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
由于各个模块都是无线毗连的，在设想电池组时可以避免复杂的布线题目，所以利用wBMS系统的车企可以像叠木头一样灵活调剂电池组的结构和巨细，快速设想出分歧车型的电池组他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
按照大致信息，今朝Otergy平台可以覆盖轿车、SUV、MPV等分歧轴距、分歧尺寸的产物，在国内按照分歧车型的分歧需求分为8模块、10模块、12模块他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
电池可以垂直或水平封装成模块他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
未来，除了供给分歧的电池模块，Otergy平台还将供给七种驱动形式，包括三种高度集成的驱动系统和四种驱动形式，其中三种高度集成的驱动系统可别离用于先驱主机电、后驱主机电和后驱帮助机电，四种驱动形式包括先驱、后驱、经济型四驱和性能四驱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
此外，Otergy平台还可以兼容分歧范例的电池，包括磷酸亚铁锂和三元锂电池他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
凯迪拉克的LYRIQ底盘(上)和悍马EV底盘(下)
3.进步电池在全部生命周期中的利用效力他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
对于有线BMS，电池组的状态只能在装入汽车或手动毗连到测试装备后才能检查他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这就致使对电池的关键数据监测不完整，比如汽车抛锚，大概拆下电池后很难随时检测出来他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。经过无线BMS，可以轻松检测电池在生产、运输、利用、保护、拆卸等各个环节的数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。，从而把握电池全生命周期的完整数据，从而使二手车估价更正确，甚至电池拆解后的门路操纵更正确，发生新的代价他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
此外，这类wBMS系统还可以存储全部电池组中每个电池模块的元数据，使制造商在每辆汽车的生命周期中都有可用的云数据和机械进修技术利用数据，从而引入更合适的OTA升级他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
通用汽车高压电池首席架构师安迪·奥利(Andy Oury)之前曾暗示，未来客户将不必采办新车，只需升级电池组OTA即可优化电池性能他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
四他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。ADI率先量产他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。恩智浦TI也将在2017年跟进他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在上海举行的Electronica China展会上，ADI公司在一辆宝马i3上展现了业界首款wBMS系统，无线电池治理系统起头进入汽车范畴他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
ADI公司汽车电子奇迹部中国区高级计谋及营业成长司理陈升告诉车东熙，通用汽车的OTENG纯电动平台是汽车行业第一个用于电动汽车量产的wBMS系统他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
全球首款wBMS概念产物(来历:electronicsweekly)
除ADI公司外，恩智浦和德州仪器等半导体公司也在行业内结构wBMS技术他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
其中，恩智浦的wBMS系统现已成长到wBMS 2.1版他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。相比ADI公司的WBMS系统，恩智浦挑选了蓝牙低功耗技术5.0(BLE5.0)停止无线通讯，具有低功耗、高性能、高牢靠性的优点，最高传输速度可达2Mbps他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
恩智浦的wBMS系统
此外，恩智浦wBMS系统中的每个主节点可以毗连多达16个从节点，全部系统可以同时收集多达448个电池的电压数据和224个通道的温度数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
今朝德州仪器也有多种wBMS产物，和ADI的wBMS系同一样，德州仪器的wBMS系统在平安性上也到达了ASIL-D标准他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
德州仪器的wBMS系统最多可以支持100个节点，每个节点的丈量可以实现时候同步，每个节点的提早小于2ms他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
德州仪器WBMS结构图
在无线通讯方面，德州仪器经过无线单片机实现了wBMS的无线传输他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。据领会，无线MCU可以供给高吞吐量、低提早的公用时隙，避免数据丧失或损坏，丈量精度也可以到达正负2毫伏的误差值他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在通讯平安方面，德州仪器采用密钥交换和革新、装备认证、128位加密等技术，保证全部系统的平安牢靠他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
结论:电动汽车已经进入无线时代他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。今年9月，继通用Otergy平台以后，ADI公司公布与英国Lotus告竣合作他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。双方计划在路特斯下一代轻型电动汽车架构中利用ADI公司的wBMS系统他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
与有线电池治理系统相比，无线电池治理系统具有线束少、适用性强、OTA升级等优点，可以大大下降车企的RD和生产本钱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
更重要的是，电池平安是电动汽车平安的重中之重，无线电池治理系统将进一步提升电动汽车的平安性和牢靠性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。未来，随着wBMS技术的不竭提高和慢慢量产，相信会有更多的车企挑选这项技术，电动汽车也将进入无线时代他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。