關於電動汽車電池的11大誤解
（本文編譯自electronicdesign）
近幾年，電動汽車技術快速發展，尤其是其電池技術，本文將探索關於電動汽車（EV）電池——這一汽車行業中最具前景的新技術之一——的11個最常見誤解，以及與無線電池管理系統（BMS）相關的內容。
01
電動汽車電池極其複雜
電動汽車電池被認爲極其複雜，這一觀念源於其早期開發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，包括電池管理系統（BMS）。然而，隨着時間的推移，電動汽車電池已變得不那麼複雜，許多對汽車行業而言曾是新事物的組件如今已司空見慣，且可靠性也得到驗證。
儘管電池仍代表着高度的工程複雜性，但持續的技術進步正在使它們的設計、使用和理解都變得更加容易。電池化學、製造工藝方面的創新，甚至電池架構的根本性變革，都有助於降低其複雜性。
02
電池模塊是電動汽車設計的核心部分
關於電池模塊是電池設計不可或缺的組成部分這一觀念，隨着下一代架構的出現正在被重新審視。從歷史上看，電池系統一直使用模塊作爲基本組件，並將它們組裝成更大的電池組。
然而，現在新興的電芯到電池包和電芯到底盤的設計正在對這一傳統方法提出挑戰。電芯被直接集成到車輛結構中，從而提高了能量密度，增加了可用空間，並顯著減輕了重量和減少了材料消耗。
03
電動汽車電池天生不安全
儘管電動汽車電池曾發生過幾起備受關注且被廣爲宣傳的過熱事件，但它們並非天生就是不安全的。事實上，得益於現代電動汽車中不斷改進的設計，這類事件已經極爲罕見。這些系統被精心設計用來嚴密監控電池的電量、溫度和整體健康狀況，並在可能出現安全隱患的情況下進行干預以防止事故發生。
從車輛碰撞和電池故障中汲取的教訓進一步提升了電動汽車電池的安全性，推動了諸如智能保險絲、故障隔離內部結構和耐用外殼材料等技術的進步。這些措施，加上嚴格的測試和認證流程，確保了電動汽車電池在上市前就能夠達到高功能安全標準。
提高監控水平也有助於增強安全性。例如，通過採用電芯級監控系統，可以在每個電芯中安裝溫度傳感器，而不是幾個電芯共用一個。這樣，如果某個電芯受損或存在導致溫度異常升高的缺陷，就能更快地被識別出來。
04
電動汽車電池壽命短
得益於技術的進步和對電芯性能更深入的理解，電動汽車電池的壽命隨着每一代技術的更迭而不斷提高。如今的電動汽車電池設計經久耐用，許多製造商提供的保修期長達十年之久，這凸顯了他們對該技術的信心。
而且，由於化學成分和電池管理系統（BMS）的持續改進，使得電動汽車電池壽命得以延長，這些系統能夠在多年和數英里的使用中保持其充電容量。
05
電動汽車電池難以回收
電動汽車電池的可持續性是一個主要被關注的點。但歐盟的電池護照（Battery Passport）和其他新規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，有助於推動一個更加可持續的循環經濟。
當電動汽車達到使用壽命終點時，電芯“護照”可以幫助工程師識別出哪些電池仍然可以被重新用於其他應用，如電網儲能或可再生能源儲能，這些應用對峰值性能的要求低於車輛的使用。
對電芯的歷史、健康狀態（SOH）和化學成分有更深入的瞭解，也有助於減少浪費，並促進在電池達到使用壽命終點（EOL）階段時採取更安全、更負責任的回收做法。因此，我們能夠更好地回收電動汽車電芯中蘊含的有價值資源，確保它們得到再利用。
06
無線電池管理系統（BMS）非常不可靠
儘管無線BMS通過取消複雜的佈線提供了設計靈活性並提高了可靠性，但它也可能帶來新的挑戰。這些問題包括確保信號穿過金屬電池組進行傳播，以及防止由大功率線纜引起的射頻（RF）干擾中斷與主機微控制器（MCU）之間的無線通信。
與遠場無線通信不同，在近場非接觸式架構中，信號僅在電池監控芯片和頂置總線天線之間短距離傳輸。與遠場解決方案相比，近場通信提供了更高的可靠性，並且通信協議即使在具有挑戰性的射頻環境中也能保證數據同步傳輸。
07
無線電池管理系統（BMS）是安全領域噩夢
通信協議和架構的進步表明，電池中的無線通信可以減輕安全風險。儘管在車輛系統中實施無線通信時確實會對網絡安全感到擔憂，但有效的保障措施可以防止未經授權的訪問和數據泄露。
通過使用安全且加密的通信協議，可以有效地限制數據訪問。然而，僅僅將無線信號的傳播範圍限制在幾釐米之內，就可以有效地消除任何安全風險。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（SOH）難以計算和保持
電動汽車電池的健康狀態是指電池在全生命週期中的性能和容量保持情況。通常使用SOH（State of Health）來表徵電池的健康狀態。SOH代表當前電池較於新電池存儲電能的能力，是電池衰減的表徵參數。電池的健康狀態對於電動汽車的續航里程和整體性能至關重要，直接影響車輛的使用體驗和安全性。
通常，一旦電池退役，其SOH信息就會丟失，如果要對電池組進行再利用或回收，就需要進行耗時且成本高昂的評估。此外，SOH通常是在電池組層面或模塊層面進行評估，這可能會掩蓋單個電池單元中出現的問題。
09
電池組價格過高
電池組通常是電動汽車中最昂貴的部件，汽車製造商（OEM）面臨着降低其成本的挑戰。雖然隨着電池設計和工藝的優化，電池成本將持續下降，但技術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“護照”不僅爲電池的二次使用創造了更好的機會，還使回收更加有效，這將有助於降低原材料成本。
10
電動汽車電池運輸成本過高
安全規範使得鋰離子電池（Li-ion）的運輸成本高昂，尤其是在電池健康狀態（SOH）未知的情況下。當電池單元從原電池組中取出時，其SOH狀態就會丟失，因此必須被視爲潛在危險品。
然而，諸如歐盟電池護照等新規範有助於緩解這些擔憂。電池護照是電池歷史和SOH的數字記錄，它提高了運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輸過程中的狀態進行準確評估，降低保險和運輸費用，減少不可預見的風險。
通過整合電池單元級別的監測，您可以進一步增強這種洞察力，爲每個電池單元提供數據，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，進行更準確的評估，並可以安心運輸。
11
電池製造難以實現自動化
電動汽車電池組裝起來本身就很困難，因爲它們是高功率設備，需要集成無數電線和傳感器，同時還要儘可能減小封裝尺寸。歷史上，由於複雜的線束需要手動安裝，這阻礙了電池製造的自動化進程，限制了生產線的速度和成本效益。然而，新的電池架構，如無接觸電池監測技術，通過用簡單、單天線的設計取代複雜的佈線，簡化了這一過程。
隨着電動汽車電池技術的不斷髮展，上述的11個常見誤解也將迎刃而解。據研究機構TrendForce近期發佈的調查報告稱，全球主要電池製造商，如三星SDI、豐田等都已開始試製全固態電池。目前，半固態電池在電動車的裝車量已達GWh等級，電芯能量密度爲300-360Wh/kg。由於製造規模小，加上製造工藝未完全成熟，半固態電池量產初期的電芯價格高於1元人民幣/Wh。但隨着製造規模擴大和技術成熟度提升，半固態電池綜合成本可望於2035年降至0.4元人民幣/Wh以下。如此，電動汽車電池的續航問題、安全問題以及成本問題都將得到有效解決，全球也將加速進入新能源汽車時代。