Hệ thống quản lý pin (BMS) là một thành phần quan trọng trong xe điện (EV). BMS giám sát các cell pin và bộ pin (các cụm cell pin). Nó không chỉ theo dõi các thông số điện áp, dòng điện và nhiệt độ mà còn cân bằng các cell pin, tính toán tốc độ sạc và suy giảm của pin, và thực hiện các nhiệm vụ khác.

Bộ dây dẫn điện trong xe điện

Khi số lượng cell pin tăng lên để cải thiện phạm vi hoạt động của xe điện, số lượng bộ giám sát cell trong hệ thống quản lý pin (BMS) cũng tăng lên. Điều này là do có một số lượng tối đa các cell pin có thể được kết nối với một bộ giám sát cell. Các bộ giám sát cell đánh giá trạng thái sạc (SoC) và trạng thái sức khỏe (SoH) của pin bằng cách sử dụng các thuật toán tính toán tích hợp để tối đa hóa dung lượng, tuổi thọ và hiệu suất của pin.

Việc kết nối giữa bộ giám sát pin và bộ vi điều khiển (MCU) thường được thực hiện bằng dây dẫn và đầu nối. Điều này làm tăng nguy cơ xảy ra lỗi (ví dụ: dây dẫn bị đứt và tiếp xúc đầu nối kém). Một hệ thống quản lý pin (BMS) có thể có đủ khả năng điều khiển nhiều pin hơn, nhưng lại bị giới hạn bởi số lượng pin mà nó có thể tương tác thông qua một bó dây dẫn. Điều này giống như một bác sĩ có đầy đủ kiến ​​thức và trí thông minh cần thiết, nhưng cơ thể của họ không thể tiếp cận được tất cả bệnh nhân cần được khám.

Và tất nhiên, việc sử dụng thêm dây dẫn sẽ làm tăng chi phí và trọng lượng, vì các nhà sản xuất xe điện đang phải vật lộn để giữ cả hai yếu tố này ở mức thấp. Quá nhiều dây dẫn cũng có thể khiến việc lắp ráp bộ pin trở nên khó khăn và tốn kém hơn.

Ưu điểm của wBMS

Các nhà thiết kế pin đang chuyển sang sử dụng hệ thống quản lý pin không dây (wBMS), một công nghệ cung cấp khả năng giao tiếp không dây giữa các vi điều khiển (MCU) và bộ giám sát pin để giảm số lượng dây dẫn và đầu nối khi tìm cách tăng phạm vi hoạt động của xe điện. Trong các hệ thống không dây, trọng lượng, sự phức tạp và chi phí của việc đi dây được loại bỏ trong khi số lượng pin có thể được quản lý lại tăng lên.

Tuy nhiên, hệ thống quản lý pin không dây (wBMS) cũng có thể cung cấp khả năng tái sử dụng pin dễ dàng hơn cho các ứng dụng thứ cấp so với các hệ thống giám sát có dây thông thường. Khi dung lượng của bộ pin không dây cạn kiệt đến mức không còn tối ưu cho hiệu suất của xe nhưng vẫn đóng vai trò là nguồn điện ổn định, nó có thể được kết hợp với các bộ pin không dây khác để tạo ra một máy phát điện sạch. Điều này có thể đạt được mà không cần thiết kế lại hoặc đại tu hệ thống quản lý pin truyền thống cần thiết cho vòng đời hoạt động thứ hai.

GM, ADI và Marelli là những hãng tiên phong.

Một số nhà cung cấp phụ tùng ô tô và nhà sản xuất ô tô gần đây đã tuyên bố áp dụng công nghệ mới này:

Ví dụ, General Motors (GM) sử dụng hệ thống quản lý pin không dây (wBMS) trong tất cả các xe do hãng sản xuất sử dụng pin Ultium. Hệ thống không dây này được phát triển bởi Analog Devices, Inc (ADI). Hệ thống wBMS của ADI loại bỏ các bó dây truyền thống, tiết kiệm tới 90% dây dẫn và tới 15% thể tích bộ pin, đồng thời cải thiện tính linh hoạt trong thiết kế và khả năng sản xuất mà không ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động và độ chính xác trong suốt vòng đời của pin.

Hệ thống wBMS của ADI được chứng nhận theo tiêu chuẩn ISO/SAE 21434 (tiêu chuẩn mới về kỹ thuật và quản lý an ninh mạng ô tô), một tiêu chuẩn mới để quản lý rủi ro an ninh mạng trong suốt vòng đời của xe, từ khâu lên ý tưởng, phát triển sản phẩm và sản xuất đến triển khai, bảo trì và tháo dỡ các hệ thống điện và điện tử.

“Khả năng mở rộng và đơn giản hóa là những chủ đề trọng tâm của pin Ultium của chúng tôi – hệ thống quản lý pin không dây là yếu tố then chốt tạo nên sự linh hoạt đáng kinh ngạc này,” Kent Helfrich cho biết. “Hệ thống không dây thể hiện rõ khả năng cấu hình của Ultium và sẽ cho phép GM sản xuất những chiếc xe điện sinh lời trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau.”

Marelli, một nhà cung cấp phụ tùng ô tô khác, cũng đang mở rộng phạm vi công nghệ quản lý pin cho xe điện với giải pháp wBMS của mình. Giải pháp của Marelli đã có sẵn từ quý 2 năm 2022 để hỗ trợ các khách hàng ra mắt sản phẩm vào năm 2024.

Việc giảm trọng lượng nhờ loại bỏ các đầu cực giúp tiết kiệm năng lượng tối đa, từ đó tăng phạm vi hoạt động của xe với cùng một lần sạc. Giải pháp này cũng tạo thêm không gian trong bộ pin để chứa pin lớn hơn, đảm bảo tính linh hoạt, khả năng mở rộng và tối ưu hóa. Tóm lại, trong những điều kiện thích hợp, pin lớn hơn sẽ giúp tăng hiệu quả năng lượng và kéo dài phạm vi hoạt động của xe.

"Hệ thống quản lý pin không dây (wBMS) thực sự là một bước đột phá cho ngành công nghiệp ô tô, loại bỏ nhu cầu về bộ dây dẫn, dây điện và đầu nối liên quan đến các hệ thống BMS có dây tiêu chuẩn," Tiến sĩ Razvan Panati, Trưởng bộ phận Công nghệ Điện tử Công suất thuộc Phòng Điện năng Xe của Marelli cho biết. "Marelli đã thiết kế cả wBMS và Wired BMS với cùng một kiến ​​trúc cơ bản, được hỗ trợ bởi hai phương thức giao tiếp và giao diện khác nhau. Bằng cách này, công nghệ của chúng tôi có thể được triển khai trên nhiều nền tảng xe khác nhau với những sửa đổi tối thiểu. Tính linh hoạt của giải pháp này đảm bảo giảm đáng kể chi phí kỹ thuật và cho phép Marelli cung cấp công nghệ cao cấp này với giá cả phải chăng cho thị trường đại chúng."