近幾年，電動(dòng)汽車技術(shù)快速發(fā)展，尤其是其電池技術(shù)，本文將探索關(guān)于電動(dòng)汽車（EV）電池——這一汽車行業(yè)中最具前景的新技術(shù)之一——的11個(gè)最常見誤解，以及與無線電池管理系統(tǒng)（BMS）相關(guān)的內(nèi)容。

01

電動(dòng)汽車電池極其復(fù)雜

電動(dòng)汽車電池被認(rèn)為極其復(fù)雜，這一觀念源于其早期開發(fā)階段以及汽車中圍繞它們的大量新型電池單元和其他系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)（BMS）。然而，隨著時(shí)間的推移，電動(dòng)汽車電池已變得不那么復(fù)雜，許多對汽車行業(yè)而言曾是新事物的組件如今已司空見慣，且可靠性也得到驗(yàn)證。

盡管電池仍代表著高度的工程復(fù)雜性，但持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步正在使它們的設(shè)計(jì)、使用和理解都變得更加容易。電池化學(xué)、制造工藝方面的創(chuàng)新，甚至電池架構(gòu)的根本性變革，都有助于降低其復(fù)雜性。

02

電池模塊是電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的核心部分

關(guān)于電池模塊是電池設(shè)計(jì)不可或缺的組成部分這一觀念，隨著下一代架構(gòu)的出現(xiàn)正在被重新審視。從歷史上看，電池系統(tǒng)一直使用模塊作為基本組件，并將它們組裝成更大的電池組。

然而，現(xiàn)在新興的電芯到電池包和電芯到底盤的設(shè)計(jì)正在對這一傳統(tǒng)方法提出挑戰(zhàn)。電芯被直接集成到車輛結(jié)構(gòu)中，從而提高了能量密度，增加了可用空間，并顯著減輕了重量和減少了材料消耗。

03

電動(dòng)汽車電池天生不安全

盡管電動(dòng)汽車電池曾發(fā)生過幾起備受關(guān)注且被廣為宣傳的過熱事件，但它們并非天生就是不安全的。事實(shí)上，得益于現(xiàn)代電動(dòng)汽車中不斷改進(jìn)的設(shè)計(jì)，這類事件已經(jīng)極為罕見。這些系統(tǒng)被精心設(shè)計(jì)用來嚴(yán)密監(jiān)控電池的電量、溫度和整體健康狀況，并在可能出現(xiàn)安全隱患的情況下進(jìn)行干預(yù)以防止事故發(fā)生。

從車輛碰撞和電池故障中汲取的教訓(xùn)進(jìn)一步提升了電動(dòng)汽車電池的安全性，推動(dòng)了諸如智能保險(xiǎn)絲、故障隔離內(nèi)部結(jié)構(gòu)和耐用外殼材料等技術(shù)的進(jìn)步。這些措施，加上嚴(yán)格的測試和認(rèn)證流程，確保了電動(dòng)汽車電池在上市前就能夠達(dá)到高功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

提高監(jiān)控水平也有助于增強(qiáng)安全性。例如，通過采用電芯級監(jiān)控系統(tǒng)，可以在每個(gè)電芯中安裝溫度傳感器，而不是幾個(gè)電芯共用一個(gè)。這樣，如果某個(gè)電芯受損或存在導(dǎo)致溫度異常升高的缺陷，就能更快地被識別出來。

04

電動(dòng)汽車電池壽命短

得益于技術(shù)的進(jìn)步和對電芯性能更深入的理解，電動(dòng)汽車電池的壽命隨著每一代技術(shù)的更迭而不斷提高。如今的電動(dòng)汽車電池設(shè)計(jì)經(jīng)久耐用，許多制造商提供的保修期長達(dá)十年之久，這凸顯了他們對該技術(shù)的信心。

而且，由于化學(xué)成分和電池管理系統(tǒng)（BMS）的持續(xù)改進(jìn)，使得電動(dòng)汽車電池壽命得以延長，這些系統(tǒng)能夠在多年和數(shù)英里的使用中保持其充電容量。

05

電動(dòng)汽車電池難以回收

電動(dòng)汽車電池的可持續(xù)性是一個(gè)主要被關(guān)注的點(diǎn)。但歐盟的電池護(hù)照（Battery Passport）和其他新規(guī)定旨在解決這一問題。提高電池的可追溯性，特別是電芯級別的可追溯性，有助于推動(dòng)一個(gè)更加可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)電動(dòng)汽車達(dá)到使用壽命終點(diǎn)時(shí)，電芯“護(hù)照”可以幫助工程師識別出哪些電池仍然可以被重新用于其他應(yīng)用，如電網(wǎng)儲能或可再生能源儲能，這些應(yīng)用對峰值性能的要求低于車輛的使用。

對電芯的歷史、健康狀態(tài)（SOH）和化學(xué)成分有更深入的了解，也有助于減少浪費(fèi)，并促進(jìn)在電池達(dá)到使用壽命終點(diǎn)（EOL）階段時(shí)采取更安全、更負(fù)責(zé)任的回收做法。因此，我們能夠更好地回收電動(dòng)汽車電芯中蘊(yùn)含的有價(jià)值資源，確保它們得到再利用。

06

無線電池管理系統(tǒng)（BMS）非常不可靠

盡管無線BMS通過取消復(fù)雜的布線提供了設(shè)計(jì)靈活性并提高了可靠性，但它也可能帶來新的挑戰(zhàn)。這些問題包括確保信號穿過金屬電池組進(jìn)行傳播，以及防止由大功率線纜引起的射頻（RF）干擾中斷與主機(jī)微控制器（MCU）之間的無線通信。

與遠(yuǎn)場無線通信不同，在近場非接觸式架構(gòu)中，信號僅在電池監(jiān)控芯片和頂置總線天線之間短距離傳輸。與遠(yuǎn)場解決方案相比，近場通信提供了更高的可靠性，并且通信協(xié)議即使在具有挑戰(zhàn)性的射頻環(huán)境中也能保證數(shù)據(jù)同步傳輸。

07

無線電池管理系統(tǒng)（BMS）是安全領(lǐng)域噩夢

通信協(xié)議和架構(gòu)的進(jìn)步表明，電池中的無線通信可以減輕安全風(fēng)險(xiǎn)。盡管在車輛系統(tǒng)中實(shí)施無線通信時(shí)確實(shí)會(huì)對網(wǎng)絡(luò)安全感到擔(dān)憂，但有效的保障措施可以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。

通過使用安全且加密的通信協(xié)議，可以有效地限制數(shù)據(jù)訪問。然而，僅僅將無線信號的傳播范圍限制在幾厘米之內(nèi)，就可以有效地消除任何安全風(fēng)險(xiǎn)。除非物理拆解電池，否則黑客幾乎無法攔截這些信號。

08

電池的健康狀態(tài)（SOH）難以計(jì)算和保持

電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)是指電池在全生命周期中的性能和容量保持情況。通常使用?SOH（State of Health）來表征電池的健康狀態(tài)。SOH代表當(dāng)前電池較于新電池存儲電能的能力，是電池衰減的表征參數(shù)。電池的健康狀態(tài)對于電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和整體性能至關(guān)重要，直接影響車輛的使用體驗(yàn)和安全性。

通常，一旦電池退役，其SOH信息就會(huì)丟失，如果要對電池組進(jìn)行再利用或回收，就需要進(jìn)行耗時(shí)且成本高昂的評估。此外，SOH通常是在電池組層面或模塊層面進(jìn)行評估，這可能會(huì)掩蓋單個(gè)電池單元中出現(xiàn)的問題。

09

電池組價(jià)格過高

電池組通常是電動(dòng)汽車中最昂貴的部件，汽車制造商（OEM）面臨著降低其成本的挑戰(zhàn)。雖然隨著電池設(shè)計(jì)和工藝的優(yōu)化，電池成本將持續(xù)下降，但技術(shù)的變革也能顯著降低物料清單（BOM）成本。

除此之外，電池單元級別的“護(hù)照”不僅為電池的二次使用創(chuàng)造了更好的機(jī)會(huì)，還使回收更加有效，這將有助于降低原材料成本。

10

電動(dòng)汽車電池運(yùn)輸成本過高

安全規(guī)范使得鋰離子電池（Li-ion）的運(yùn)輸成本高昂，尤其是在電池健康狀態(tài)（SOH）未知的情況下。當(dāng)電池單元從原電池組中取出時(shí)，其SOH狀態(tài)就會(huì)丟失，因此必須被視為潛在危險(xiǎn)品。

然而，諸如歐盟電池護(hù)照等新規(guī)范有助于緩解這些擔(dān)憂。電池護(hù)照是電池歷史和SOH的數(shù)字記錄，它提高了運(yùn)輸和處理過程中的安全性和透明度。它所提供的信息可以通過對電池在運(yùn)輸過程中的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，降低保險(xiǎn)和運(yùn)輸費(fèi)用，減少不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。

通過整合電池單元級別的監(jiān)測，您可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種洞察力，為每個(gè)電池單元提供數(shù)據(jù)，而不僅僅是模塊或電池組。這確保了電池單元可以從電池組中取出，進(jìn)行更準(zhǔn)確的評估，并可以安心運(yùn)輸。

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電池制造難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

電動(dòng)汽車電池組裝起來本身就很困難，因?yàn)樗鼈兪歉吖β试O(shè)備，需要集成無數(shù)電線和傳感器，同時(shí)還要盡可能減小封裝尺寸。歷史上，由于復(fù)雜的線束需要手動(dòng)安裝，這阻礙了電池制造的自動(dòng)化進(jìn)程，限制了生產(chǎn)線的速度和成本效益。然而，新的電池架構(gòu)，如無接觸電池監(jiān)測技術(shù)，通過用簡單、單天線的設(shè)計(jì)取代復(fù)雜的布線，簡化了這一過程。

寫在最后

隨著電動(dòng)汽車電池技術(shù)的不斷發(fā)展，上述的11個(gè)常見誤解也將迎刃而解。據(jù)研究機(jī)構(gòu)TrendForce近期發(fā)布的調(diào)查報(bào)告稱，全球主要電池制造商，如三星SDI、豐田等都已開始試制全固態(tài)電池。目前，半固態(tài)電池在電動(dòng)車的裝車量已達(dá)GWh等級，電芯能量密度為300-360Wh/kg。由于制造規(guī)模小，加上制造工藝未完全成熟，半固態(tài)電池量產(chǎn)初期的電芯價(jià)格高于1元人民幣/Wh。但隨著制造規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)成熟度提升，半固態(tài)電池綜合成本可望于2035年降至0.4元人民幣/Wh以下。如此，電動(dòng)汽車電池的續(xù)航問題、安全問題以及成本問題都將得到有效解決，全球也將加速進(jìn)入新能源汽車時(shí)代。