從設計和制造到電池再利用和安全保護的高級成本分析揭示了原始設備制造商利用wBMS增加下一代電動汽車利潤的機會。

電動汽車（EV）行業(yè)向無線電池管理系統(tǒng)（wBMS）的演變在許多方面是不可避免的。無線與有線 BMS 的優(yōu)勢對于任何努力解決有線系統(tǒng)固有的復雜性、BOM 成本、空間和勞動力損失的人來說都是非常清楚的，無論應用如何。

相比之下，wBMS有望為下一代電動汽車節(jié)省高達90%的布線和高達15%的電池組體積。這是通過消除通信線束和連接器來實現(xiàn)的，而是利用具有完全集成電子設備的智能電池模塊——唯一暴露的連接器是 +ve 和 –ve 端子。

但是，wBMS技術(shù)所能實現(xiàn)的好處只能通過對設計、驗證和制造基礎(chǔ)設施的大量投資來實現(xiàn)。此外，無線系統(tǒng)特有的安防和安全要求在電池組生命周期的每個階段（從制造到再利用）進行自上而下的重新評估。

乍一看，這項工作的規(guī)模對OEM的采用構(gòu)成了看似不可能的障礙。ADI公司和通用汽車在wBMS技術(shù)誕生之初就承擔了這項投資，預計未來幾年，其主流（也許無處不在）商業(yè)采用將顯著節(jié)省成本，并提高制造可擴展性和效率。

需要明確的是，將wBMS視為快速節(jié)省成本的機會的OEM廠商應該從一開始就重新設定他們的期望。為了充分釋放wBMS的成本效益，OEM必須首先將電池組視為隨著時間的推移進行有效管理的資產(chǎn) - 通過車輛上的“第一次生命”，再到“第二次生命” - 以實現(xiàn)盡可能高的投資回報。只有這樣，wBMS的成本節(jié)約才能清晰而全面地體現(xiàn)出來。

ADI公司接受了wBMS帶來的無數(shù)設計挑戰(zhàn)，通過對完整、可擴展的wBMS解決方案的辛勤工作和投資，我們成功地滿足了支持OEM從概念到發(fā)布所需的要求。通過這樣做，我們確定了額外的設計和成本機會 效率將為將wBMS視為明確前進道路的OEM鋪平道路。根據(jù)早期的OEM反饋，從長遠來看，wBMS預計將更具成本效益，并且在全行業(yè)范圍內(nèi)實施電動汽車方面具有優(yōu)勢。

制造效率優(yōu)勢

致力于wBMS技術(shù)就是重新構(gòu)想電動汽車工廠的設計方式。但是，從生產(chǎn)到產(chǎn)品完全無線化的優(yōu)點變得很難 忽略何時考慮所有移動部件（有些字面意思）。

據(jù)觀察，幾乎機器人制造和全機器人制造之間存在很大差異。簡而言之，一旦人類被引入工廠 充滿高速機器人的地板環(huán)境，還必須采取重要的保護措施來保護它們，這本質(zhì)上會降低產(chǎn)量 效率可以通過完全端到端自動化來實現(xiàn)。

在整個工廠車間使用無線通信進行wBMS生產(chǎn)真正為非接觸式、全機器人電動汽車電池組制造打開了大門。 除了在車輛層面利用wBMS的優(yōu)勢外，OEM還可以通過消除寶貴的人員花費時間手動將電池組連接到線束和/或測試模塊和連接（通過此活動所需的持續(xù)安全培訓）來進一步降低其資本支出和運營支出。

wBMS的這一方面為新興和成熟的OEM提供了繞過傳統(tǒng)有線生產(chǎn)的機會，轉(zhuǎn)而支持全無線，全機器人制造。反過來，他們能夠?qū)崿F(xiàn)制造效率和靈活性，充分利用有限的預算，保持靈活性，并與財力雄厚的老牌企業(yè)競爭。通過繞過對專門用于操縱有線電池組線束的時間和成本密集型任務的機器人的需求，各種規(guī)模的原始設備制造商都可以實現(xiàn)高速、高效機器人生產(chǎn)的全部承諾。ADI公司開發(fā)了wBMS，以便在生產(chǎn)的每個步驟中都支持自動化，使OEM更容易過渡到支持wBMS的工廠。

在整個生命周期中增強可擴展性和靈活性

借助wBMS，OEM和電池供應商可以自由地設計和生產(chǎn)任意數(shù)量的電池組變體，而無需設計線束。他們可以利用通用的wBMS平臺，該平臺可針對單個車型進行軟件配置，同時降低總體開發(fā)成本。這仍然是wBMS價值主張的核心：OEM獲得了更大的靈活性，可以將其電動汽車車隊擴展到各種車輛類別的批量生產(chǎn)，以滿足不斷變化的消費者需求。通過采用wBMS來支持其突破性的Ultium電池平臺，通用汽車可以在其品牌和車輛領(lǐng)域擴展該平臺，從工作卡車到高性能車輛。更廣泛地說，通用汽車認為wBMS技術(shù)使其車隊實現(xiàn)了更廣泛的電氣化。

但是，在降低電池組在其可用壽命內(nèi)的碳足跡，同時擴大相關(guān)的收入潛力方面，還有很多工作要做。這 通過“減少、維修和再利用”策略實現(xiàn)，wBMS可以幫助減少昂貴的車輛召回，簡化維修，并促進電池再利用。 報廢和回收的首選替代方案。

wBMS使維護備用模塊庫存變得相當容易，并且在車輛維修期間更容易更換電池組。跟蹤和定位庫存或在服務呼叫期間嘗試卸下電池線束（不損壞電池線束）不會浪費時間或感到沮喪。模塊在供應鏈中遷移時只需掃描進出，最后從庫存貨架到車輛，安裝簡便性是傳統(tǒng)有線BMS無法比擬的。這不僅僅影響電動汽車開發(fā)階段的服務。包裝設計師不再需要花費寶貴的時間和空間來適應線束的拆卸和更換方式，從而實現(xiàn)更快的設計和更高的能量密度包裝。

wBMS功能還可以使電池能夠測量和報告自己的性能，增加早期故障檢測，并有助于避免代價高昂的車輛召回。 同時實現(xiàn)優(yōu)化的電池組組裝。數(shù)據(jù)可以在整個電池壽命周期（從組裝到倉庫和運輸，再到安裝和維護）中遠程監(jiān)控。

對于有興趣最大化其電池組的使用壽命和收入潛力的原始設備制造商來說，wBMS使二次電池的再利用更加多。 有效。減去線束，電池組更容易維修和重復使用，以確保盡可能長的使用壽命和更環(huán)保的碳 整體足跡。一旦達到確定的健康狀況，原始設備制造商就可以隨時轉(zhuǎn)售他們的廢舊電池，用于太陽能或風能存儲等應用。

ADI公司估計，采用這種減少、維修和再利用策略的OEM如果對電池組進行維修而不回收，可以減少7噸碳排放。在成本節(jié)約方面，原始設備制造商通常會指定大約 1000 美元來回收每輛電動汽車的電池組——這可能超過原始設備制造商在原始車輛銷售中獲得的利潤，因此 OEM 探索盡快轉(zhuǎn)售其二手電動汽車電池的方法具有良好的商業(yè)意義，以便從中獲得最大價值。

圖3.包裝更易于維修、重復使用和回收。

設備安全和設計成功

隨著電動汽車電池組的生命周期進一步延長，在從制造到維修再到退役的過程中，越來越需要為每個wBMS模塊提供嚴格的安全協(xié)議。OEM 必須始終保持電池模塊的完整性，否則如果無法獨立驗證模塊的安全狀態(tài)，則有可能否定模塊在二次使用應用中重復使用的價值。

這對車輛的維修保養(yǎng)方便性也具有重要意義。wBMS模塊可以設計為基本上自我驗證，電池組可以設計為自動拒絕“壞”模塊。這也使得更容易確保只有原裝備件進入電池組，由經(jīng)批準的服務代理在保修的情況下安裝。

同樣，實施這些措施可能成本過高和/或被視為OEM試圖利用wBMS全部優(yōu)勢的主要障礙。這 為跨越電池或模塊整個生命周期的新通信平臺設計全新的安全架構(gòu)的前景對OEM來說很難接受。

ADI在wBMS和安全模塊跟蹤功能方面的重大持續(xù)投資使OEM無需花費大量時間和費用來實現(xiàn)安全 供應鏈和/或保姆系統(tǒng)中無法從基于公鑰的證書方案的便利中受益的位置。如果OEM已經(jīng)預先完成了這項艱苦的工作，則無需聘請一支敬業(yè)（且昂貴?。┑捻敿壘W(wǎng)絡安全專家團隊，ADI可以幫助OEM以最少的資本支出滿足這些嚴格的安全要求。

這凸顯了對全面設計策略的需求，以幫助OEM最大化其在wBMS技術(shù)方面的投資的全部價值，而無需擔心。 任何一個失誤都可能顛覆預計的總體成本節(jié)約。ADI先進的電池組仿真技術(shù)早在CAD繪圖階段開始之前，就通過對電池組仿真的“數(shù)字孿生”進行全面評估來預測wBMS系統(tǒng)性能，從而幫助OEM廠商實現(xiàn)一次性成功設計。

這將有助于為為wBMS開發(fā)的OEM電池組建立舒適的設計裕度，同時有助于確認wBMS與周圍組件生態(tài)系統(tǒng)的互操作性。這是一個不容忽視的關(guān)鍵點：wBMS必須設計得非常健壯，以便從開發(fā)的角度來看真正低成本。

稍微“足夠好”的wBMS設計可能會在這里和那里節(jié)省一些系統(tǒng)成本，但這些前期節(jié)省可能會被相關(guān)的開發(fā)完全抵消。 隨著系統(tǒng)缺陷可能產(chǎn)生的成本在后期設計階段開始浮出水面。架構(gòu)良好、靈活的 wBMS 設計可以避免與調(diào)整單個車型的單個電池組相關(guān)的成本超支和挫敗感，從而為 OEM 的電池組平臺提供更大的整體可擴展性。

圖4.世界上第一個wBMS生產(chǎn)系統(tǒng)的架構(gòu)。ADI公司提供的電池組監(jiān)測硬件和生產(chǎn)網(wǎng)絡、安全和安保軟件。

wBMS的光明未來

在考慮與傳統(tǒng)有線 BMS 相比簡化的制造流程和降低的資本支出/運營支出時，OEM 對成熟的 wBMS 技術(shù)的反饋 表明每輛乘用車可能節(jié)省高達 250 美元的成本。考慮到隨之而來的車輛/電池服務和庫存監(jiān)控效率，以及通過二次電池組回收和再利用增加整體利潤的額外機會，很容易設想wBMS技術(shù)在下一代電動汽車設計中的盈利和可持續(xù)未來。

通用汽車是眾多采用wBMS的原始設備制造商中第一家，令人驚訝的是，它選擇在所有車輛中首次展示wBMS的優(yōu)勢 - 在所有車輛中 - 非常大的SUV，這一車輛類別可能因其巨大的環(huán)境足跡而被人們銘記。如果GMC悍馬能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色交通的全電動典型，那么主流電動汽車采用的最后障礙肯定會在我們眼前崩潰，而wBMS技術(shù)將在這種轉(zhuǎn)變中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

審核編輯：

郭婷