Эволюция электромобилей в сторону использования беспроводных систем управления батареями (wBMS) была неизбежна. Преимущества беспроводных и проводных BMS очевидны для любого инженера, ведь wBMS может обеспечить экономию до 90 % проводки и до 15 % пространства, доступного в аккумуляторных батареях для электромобилей следующего поколения. Это достигается за счет исключения жгута проводов связи и разъемов. Вместо этого используется интеллектуальный аккумуляторный модуль со встроенной электроникой.

Но преимущества использования технологии wBMS могут быть достигнуты только путем инвестирования в проектирование, проверку и производственную инфраструктуру, необходимую для ее адаптации к процессам компании.

На первый взгляд такой вид инвестиций кажется неприемлемым для производителей в сфере электромоторизации. Тем не менее Analog Devices и GM уже сделали первый шаг в развитии этой технологии, предвидя значительную экономию в будущем за счет обеспечения масштабируемости систем и большей эффективности производства, которая может быть достигнута за счет широкого (возможно повсеместного) внедрения таких решений в ближайшие годы.

Преимущества перехода на wBMS становятся очевидны, если рассмотреть все элементы этой системы и условия, в которых она работает. Существует большая разница между требованиями полуавтоматического и полностью автоматизированного производства. Проще говоря, когда люди работают вместе с роботами на заводе, для их защиты также должны быть предусмотрены значительные меры безопасности, а это снижает эффективность производства по сравнению с версией, когда все работает полностью автоматически.

Использование беспроводной связи по всему производственному цеху для одновременного управления оборудованием и машинами действительно открывает возможность полностью автоматизированного производства аккумуляторов для электромобилей. В дополнение к прибыли от использования усовершенствованной системы wBMS в авто, автомобильная промышленность может еще больше снизить общие затраты на продукцию за счет устранения затрат на персонал, связанных с ручным подключением аккумуляторных батарей, тестированием модулей и соединений, а также на постоянное обучение технике безопасности.

Для новых компаний в отрасли это дает возможность избежать затрат на жгуты кабелей, поэтому капитальные затраты будут ниже. Они также смогут добиться большей эффективности производства и гибкости.

С помощью wBMS OEM-производители и поставщики аккумуляторов могут производить столько вариантов аккумуляторов, сколько им нужно, без необходимости каждый раз проектировать проводку. Они могут использовать общую платформу wBMS, которая настраивается программным обеспечением для каждой модели автомобиля, с более низкими общими затратами на разработку. Эта масштабируемость остается самой важной идеей wBMS. Развернув wBMS на аккумуляторной платформе Ultium, GM может использовать общую платформу для всех своих марок и сегментов транспортных средств, от рабочих грузовиков до спортивных автомобилей.

wBMS значительно упрощает управление запасами и замену аккумуляторной батареи при обслуживании автомобиля. Это экономит время и транспорт, а также снижает вероятность случайных сбоев из-за ошибки. Аккумуляторные модули просто сканируются и вставляются в систему во время транспортировки, а затем доставляются сервисной службой с полки в электромобиль. Это обеспечивает простоту установки, которой никогда не достичь с помощью традиционной проводной системы BMS. Корпус также может быть меньше, ведь кабели и разъемы отпадают, что улучшает удельную мощность накопителя энергии.

Функциональность wBMS облегчает выполнение измерений производительности ячеек и составление отчетов об аккумуляторах, улучшая способность обнаруживать неисправности на раннем этапе и, следовательно, предотвращая дорогостоящие простои транспортных средств. Данные можно отслеживать удаленно на протяжении всего жизненного цикла батареи — от производства и транспортировки, до установки и обслуживания.

Для производителей заинтересованных в максимальном увеличении срока службы АКБ, wBMS также имеет преимущества, поскольку без кабелей заменить ячейки гораздо проще. А использованные батареи могут быть например проданы стационарным хранилищам солнечной или ветровой энергии. По оценкам, производители выделяют около 1000 долларов на утилизацию каждой отдельной батареи электромобиля. Это большая сумма, которая может превысить прибыль полученную от продажи оригинального автомобиля, поэтому производителям имеет смысл перепродавать использованные аккумуляторы для электромобилей.

По мере увеличения жизненного цикла аккумуляторов в электромобилях, становится все более необходимым соблюдение требований безопасности. Производители должны постоянно обеспечивать целостность аккумуляторных батарей или отзывать продукт, состояние которого невозможно проверить. Модули WBMS могут быть разработаны для самоаутентификации, а блоки аккумуляторов разработаны для автоматического отклонения «плохих» компонентов. Это также помогает гарантировать, что в аккумулятор входят только оригинальные элементы, которые устанавливаются авторизованными сервисами.

Поначалу внедрение может быть дорогостоящим и перспектива разработки совершенно новой архитектуры безопасности, охватывающей весь жизненный цикл батареи или модуля, может оказаться трудной для принятия. Но инвестиции в wBMS и возможность отслеживать аккумуляторы по всей цепочке поставок модулей освобождают производителей от необходимости внедрять многие процедуры безопасности цепочки поставок, которые ранее не основывались на сертификации с открытым ключом. С новой концепцией системы управления, многие операции, которые сегодня выполняются с человеческими ресурсами, больше не понадобятся.

Выше показана архитектура первой системы wBMS с разработанными ADI компонентами мониторинга аккумуляторных батарей, связи и программного обеспечения.

Будущее систем wBMS

Благодаря упрощенным производственным процессам и более низким капитальным затратам по сравнению с устаревшими системами BMS, информация для решений wBMS предполагает значительную экономию. Учитывая постоянную прибыль за счет более низких затрат на обслуживание, мониторинг и возможности вернуть часть денег в течение второго срока службы, будет еще проще обеспечить рентабельность с помощью технологии wBMS для конструкций электромобилей следующего поколения.

Корпорация GM является первой из производителей, внедривших системы wBMS, например в большом внедорожнике GMC Hummer, что демонстрирует большой потенциал wBMS в усовершенствовании автомобильной промышленности.