今年3月，通用汽車舉辦電動車日時，發(fā)布了一項全新的電池技術(shù)名為“Ultium”，同時透露了一些設(shè)計細(xì)節(jié)，其中最受矚目的莫過于它將電池管理系統(tǒng)（BMS）融入到了每一個Module（模組）中。近日，通用汽車進(jìn)一步透露了每個Module（模組）中的BMS將具備無線管理功能。

3個概念

要探討通用的新電池技術(shù)，我們先搞清楚這三個概念：Cell（電芯）、Module（模組）和Pack（電池包）。電動車電池的構(gòu)成根據(jù)電動車的種類可能略有不同，但一般來說，電動車電池都是由這三種形態(tài)組成。

電芯是整個電動車電池中最小的儲能單位，為了安全有效地管理安裝在一輛電動車上的無數(shù)電芯，進(jìn)而催生出了模組和電池包兩種形態(tài)。

它們之間的關(guān)系是多個電芯組成模組，多個模組構(gòu)成電池包，也就是我們最終看到的安裝在電動車上的一整塊大電池。按照傳統(tǒng)的方法，模組是通過電池管理系統(tǒng)BMS相連接而組成電池包的，而通用Ultium將BMS融入到了每一個模組，并為它們都配備了無線技術(shù)。

模組之間的無線“交流”

與傳統(tǒng)的在電池包層面進(jìn)行電池管理的方法相比，模組集成的BMS具有若干優(yōu)勢。最重要的是，它將允許通用獨立管理每個模組的輸出。在傳統(tǒng)的方法中，每個模組必須由相同類型和數(shù)量的電芯構(gòu)成，并具有相同的輸出。

獨立的模組管理可以實現(xiàn)在同一電池包中混搭由不同類型電芯組成的模組。在車輛的生命周期內(nèi)，如果需要對模組進(jìn)行維修，它可以被替換成一個具有不同配置或化學(xué)成分的新模組。

該模組可以被重新編程，以匹配其他模組的輸出。這樣一來，通用汽車就不必為不同類型的電芯儲存服務(wù)部件，也不必隨著技術(shù)的進(jìn)步或時間的推移而改變。

這種方法也可以在模組容量不夠用時，更容易被回收再利用。一個模組架可以使各種電芯進(jìn)行任意組合，并通過軟件進(jìn)行平衡。

這種無限管理技術(shù)稱為wBMS（無線電池管理系統(tǒng)），通過消除與每個BMS的單獨物理連接，使管理更加容易。通用汽車將Ultium電池包中的整體布線減少了90%。除了降低成本外，這還可以使電池更輕，從而提高了車輛的能源效率，并在相同電池容量下實現(xiàn)了更長的續(xù)航里程。

該無線管理技術(shù)系統(tǒng)是通用與供應(yīng)商Analog Devices共同開發(fā)的，模組之間可以相互“交流”，并與車輛系統(tǒng)進(jìn)行實時健康檢查，不斷平衡輸出。這也有助于提高電池壽命，在電池仍是最昂貴的單一部件的時代，電池壽命是影響車輛生命周期成本的關(guān)鍵因素。

wBMS系統(tǒng)還使電池架構(gòu)更容易被擴(kuò)展到一系列不同類型和尺寸的車型上。在電動車日活動上，通用汽車表示，Ultium電池系統(tǒng)能夠提供19種不同的電池和驅(qū)動配置，儲電量從50千瓦時到200千瓦時不等。

涉及到無線技術(shù)，一定會有人提出質(zhì)疑，如果黑客能夠遠(yuǎn)程重新編程模組，增加這種無線功能無疑會帶來潛在的安全漏洞。這可能會讓車輛失控或產(chǎn)生安全問題。然而，在過去幾年中，通用汽車在開發(fā)新的車輛智能平臺電氣和電子架構(gòu)的過程中，從一開始就對安全和防護(hù)性進(jìn)行了設(shè)計。

這種對網(wǎng)絡(luò)安全和防護(hù)性的關(guān)注也延伸到了wBMS。通用汽車沒有透露其在安全方面的具體細(xì)節(jié)，但這家汽車制造商早在2015年就成立了一個專門的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)安全團(tuán)隊。

電動車電池市場正走向"組&包"的競爭

人們對電動車的動力來源鋰離子電池的興趣越來越大。電動車的運行，需要的巨大能量是智能手機(jī)的上千倍，這就是為什么電動車需要幾十到數(shù)千個電芯的原因。

我們以純電動汽車寶馬i3為例。在一輛寶馬i3中，一共有96個電芯，每12個電芯為一組，8個模組連接到一起形成了最終的電池包安裝入車內(nèi)。

電芯必須具備高單位體積的容量，才能在車內(nèi)有限區(qū)域內(nèi)發(fā)揮最大的性能，而且與一般移動設(shè)備的電池相比，電動車電池的壽命也要長很多。此外，電動車電池還必須能承受行駛過程中的沖擊，并具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，能夠承受高溫和低溫。

模組的形態(tài)是為了更好地保護(hù)電芯免受熱或振動等外部沖擊，將當(dāng)多個模組與BMS（電池管理系統(tǒng)）和冷卻裝置組合在一起組成電池包，可以更好地對電池的溫度、電壓等進(jìn)行控制和管理。

很多消費者在購買電動車時，將續(xù)航里程視為最重要的因素。因此，電池廠商正在積極推進(jìn)高能量密度電芯的開發(fā)，以便在同樣的體積中注入更多的能量。電池行業(yè)正朝著在提高能量密度的同時確保安全性的電池開發(fā)方向發(fā)展。

隨著電芯發(fā)展方向的確定，目前對模組和電池包技術(shù)的關(guān)注也在不斷升溫。業(yè)界人士將關(guān)注的范圍從電池性能擴(kuò)大到模組/包的高效設(shè)計和結(jié)構(gòu)上。由于電動車的動力源是以電池包的形式存在，因此電池包的規(guī)格與電動車的整體設(shè)計密切相關(guān)。

事實上，電動車的設(shè)計可以變得更加時尚和現(xiàn)代，這取決于安裝的模組有多薄。這就是為什么模組/包設(shè)計領(lǐng)域的競爭越來越激烈，更不用說為提升電芯能量密度所做的努力了。

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