无线“遥控”的电动车电池

无线“遥控”的电动车电池厦门大学艳照门 撰文 / 马晓蕾 编辑 / 张霖郁 设计 / 赵昊然 来源 / 福布斯，作者Sam Abuelsamid 今年3月，通用汽车举办电动车日时，发布了一项全新的电池技术名为“Ultium”，同时透露了一些设计细节，其

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撰文 / 马晓蕾

编辑 / 张霖郁

设计 / 赵昊然

来源 / 福布斯，作者Sam Abuelsamid

今年3月，通用汽车举办电动车日时，发布了一项全新的电池技术名为“Ultium”，同时透露了一些设计细节，其中最受瞩目的莫过于它将电池管理系统（BMS）融入到了每一个Module（模组）中。近日，通用汽车进一步透露了每个Module（模组）中的BMS将具备无线管理功能。

3个概念

要探讨通用的新电池技术，我们先搞清楚这三个概念：Cell（电芯）、Module（模组）和Pack（电池包）。电动车电池的构成根据电动车的种类可能略有不同，但一般来说，电动车电池都是由这三种形态组成。

电芯是整个电动车电池中最小的储能单位，为了安全有效地管理安装在一辆电动车上的无数电芯，进而催生出了模组和电池包两种形态。

它们之间的关系是多个电芯组成模组，多个模组构成电池包，也就是我们最终看到的安装在电动车上的一整块大电池。按照传统的方法，模组是通过电池管理系统BMS相连接而组成电池包的，而通用Ultium将BMS融入到了每一个模组，并为它们都配备了无线技术。

模组之间的无线“交流”

与传统的在电池包层面进行电池管理的方法相比，模组集成的BMS具有若干优势。最重要的是，它将允许通用独立管理每个模组的输出。在传统的方法中，每个模组必须由相同类型和数量的电芯构成，并具有相同的输出。

独立的模组管理可以实现在同一电池包中混搭由不同类型电芯组成的模组。在车辆的生命周期内，如果需要对模组进行维修，它可以被替换成一个具有不同配置或化学成分的新模组。

该模组可以被重新编程，以匹配其他模组的输出。这样一来，通用汽车就不必为不同类型的电芯储存服务部件，也不必随着技术的进步或时间的推移而改变。

这种方法也可以在模组容量不够用时，更容易被回收再利用。一个模组架可以使各种电芯进行任意组合，并通过软件进行平衡。

这种无限管理技术称为wBMS（无线电池管理系统），通过消除与每个BMS的单独物理连接，使管理更加容易。通用汽车将Ultium电池包中的整体布线减少了90%。除了降低成本外，这还可以使电池更轻，从而提高了车辆的能源效率，并在相同电池容量下实现了更长的续航里程。

该无线管理技术系统是通用与供应商Analog Devices共同开发的，模组之间可以相互“交流”，并与车辆系统进行实时健康检查，不断平衡输出。这也有助于提高电池寿命，在电池仍是最昂贵的单一部件的时代，电池寿命是影响车辆生命周期成本的关键因素。

wBMS系统还使电池架构更容易被扩展到一系列不同类型和尺寸的车型上。在电动车日活动上，通用汽车表示，Ultium电池系统能够提供19种不同的电池和驱动配置，储电量从50千瓦时到200千瓦时不等。

涉及到无线技术，一定会有人提出质疑，如果黑客能够远程重新编程模组，增加这种无线功能无疑会带来潜在的安全漏洞。这可能会让车辆失控或产生安全问题。然而，在过去几年中，通用汽车在开发新的车辆智能平台电气和电子架构的过程中，从一开始就对安全和防护性进行了设计。

这种对网络安全和防护性的关注也延伸到了wBMS。通用汽车没有透露其在安全方面的具体细节，但这家汽车制造商早在2015年就成立了一个专门的产品网络安全团队。

电动车电池市场正走向"组&包"的竞争

人们对电动车的动力来源锂离子电池的兴趣越来越大。电动车的运行，需要的巨大能量是智能手机的上千倍，这就是为什么电动车需要几十到数千个电芯的原因。

我们以纯电动汽车宝马i3为例。在一辆宝马i3中，一共有96个电芯，每12个电芯为一组，8个模组连接到一起形成了最终的电池包安装入车内。

电芯必须具备高单位体积的容量，才能在车内有限区域内发挥最大的性能，而且与一般移动设备的电池相比，电动车电池的寿命也要长很多。此外，电动车电池还必须能承受行驶过程中的冲击，并具有较高的可靠性和稳定性，能够承受高温和低温。

模组的形态是为了更好地保护电芯免受热或振动等外部冲击，将当多个模组与BMS（电池管理系统）和冷却装置组合在一起组成电池包，可以更好地对电池的温度、电压等进行控制和管理。

很多消费者在购买电动车时，将续航里程视为最重要的因素。因此，电池厂商正在积极推进高能量密度电芯的开发，以便在同样的体积中注入更多的能量。电池行业正朝着在提高能量密度的同时确保安全性的电池开发方向发展。

随着电芯发展方向的确定，目前对模组和电池包技术的关注也在不断升温。业界人士将关注的范围从电池性能扩大到模组/包的高效设计和结构上。由于电动车的动力源是以电池包的形式存在，因此电池包的规格与电动车的整体设计密切相关。

事实上，电动车的设计可以变得更加时尚和现代，这取决于安装的模组有多薄。这就是为什么模组/包设计领域的竞争越来越激烈，更不用说为提升电芯能量密度所做的努力了。