【導(dǎo)讀】各種電池結(jié)構(gòu)都有其固有的優(yōu)缺點。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,同時保持系統(tǒng)價格競爭力。使用兩個獨立的400V電池是解決這一挑戰(zhàn)的創(chuàng)新性解決方案。
兩塊400V的電池在充電時可以串聯(lián) (總共800V),減少充電時間,而在驅(qū)動時可以并聯(lián)(400V)。從而保證標(biāo)準(zhǔn)的大容量400V傳動系統(tǒng)部件 (如逆變器和車載充電器) 在使用時,其容量和范圍不受影響。
圖1: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,對于設(shè)計人員兩全其美。成本在掌控之中,而充電速度更快將帶來巨大的競爭優(yōu)勢,更能吸引消費者。
圖2:xEV動力的關(guān)鍵系統(tǒng)
上圖顯示了電動汽車動力的關(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12~14V,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。
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者心儀的功能和優(yōu)勢,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尚感。
滿足設(shè)計要求同時,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喕渴欠窨梢允褂贸杀靖?、集成度更高的替代產(chǎn)品替換某個組件?替換某個組件是否會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)計人員可以考慮生產(chǎn)和制造過程。能否選擇可以自動化組裝的組件來降低成本?
此外,通過可跨多種車型復(fù)用和擴展的模塊化設(shè)計,是否可以節(jié)約成本?這種方法現(xiàn)在非常普遍,用統(tǒng)一的汽車平臺支持各種車型。也就是說,汽車廠商不僅可以為消費者提供多種選擇,還不會造成開發(fā)成本激增,甚至還能從組件成本的規(guī)模經(jīng)濟中受益。例如,大眾汽車將恩智浦的BMS系統(tǒng)引入其MEB平臺,大大降低了該系統(tǒng)在多款車型上的推廣難度,大眾計劃在2029年之前向市場推出多達(dá)75款全電動汽車,采用BMS系統(tǒng)將帶來很大的優(yōu)勢。
圖3:恩智浦汽車充電方案示意
深入了解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。
在這篇文章中,我們研究了設(shè)計人員如何降低電動汽車的成本,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汽車,但在轉(zhuǎn)向800V架構(gòu)時可能尤為重要,因為采用800V架構(gòu)可能組件成本更高,部件替代來源更少。
(本文作者為恩智浦BMS應(yīng)用團(tuán)隊首席功能安全架構(gòu)師Emiliano Mediavilla Pons和恩智浦BMS營銷團(tuán)隊的產(chǎn)品經(jīng)理Konrad Lorentz)
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