1.前言

目前電動車銷售越來越多，尤其是現(xiàn)在中國推進(jìn)的“碳中和”概念，預(yù)計未來幾年電動汽車年銷量會更一步增加。并且占該銷售額最大份額的國家就是中國。

電池管理系統(tǒng) (BMS) 作為電動汽車的重要組成部分，在效率、壽命和性能方面發(fā)揮著重要作用。為了滿足這些需求，隔離式 CAN 總線、差分菊花鏈通信和其他解決方案可以監(jiān)控電池組中的每個電池并傳遞有關(guān)溫度、電壓和電流的數(shù)據(jù)。

2.無線BMS

圖 1 顯示了一個典型的 BMS，包括一個微控制器 (MCU) 和支持電路、低壓側(cè)和高壓側(cè)之間的隔離、一個電池、一個電池監(jiān)控模塊和一個電流傳感器。在圖 1 中，M 是電動汽車的發(fā)動機。電池信息、溫度和電壓通過有線接口報告，在圖中顯示為電池模塊之間的紅色和藍(lán)色扭曲。

圖1：典型的有線BMS

有線解決方案連接和隔離單元既困難又昂貴。如果發(fā)生事故，電線可能會斷裂，需要更換整個電池組。為此，汽車制造商和 BMS 解決方案公司正在轉(zhuǎn)向無線通信解決方案。

無線解決方案可以克服有線通信的問題，因為電池模塊可以直接將電池信息傳輸?shù)?/span>BMS MCU。然而，為了采用無線解決方案，它必須具有與有線系統(tǒng)相媲美的性能。這種性能的一個重要指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)可用性。對于無線 BMS，這稱為無線 BMS 可用性。

無線BMS連接的一個重要挑戰(zhàn)是能夠使用2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)必須立即可用，以便駕駛員可以啟動 EV 并實時管理電池。在這方面，TI 專有無線協(xié)議的可靠性和性能才是真正的亮點。

無線BMS可用性是指特定時間來自無線連接設(shè)備和無線主節(jié)點的數(shù)據(jù)的可用性。換句話說，無線 BMS 可用性是無線 BMS 網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)或控制電池健康監(jiān)測設(shè)備的平均時間百分比。圖 2 中的無線 BMS 網(wǎng)絡(luò)很好地說明了這一概念。

該網(wǎng)絡(luò)由一個主控制器和八個通過電池組 MCU 連接的無線設(shè)備組成。SimpleLink? 2.4GHz CC2662R-Q1 無線 MCU 評估模塊由主節(jié)點的無線部分和無線設(shè)備組成。對于每個無線設(shè)備，電池監(jiān)控/平衡器BQ79616-Q1 一起使用。BQ79616-Q1 測量 BMS 電池單元的電壓和溫度，并通過主節(jié)點控制器將充電狀態(tài)和健康數(shù)據(jù)傳輸?shù)?BMS CPU。

圖2：無線BMS入系統(tǒng)無線設(shè)備8狗連接

如果數(shù)據(jù)包傳輸出現(xiàn)錯誤，即設(shè)備在任何時間間隔內(nèi)都不能正確解析任何無線節(jié)點或無線主節(jié)點的信息，則認(rèn)為該時間間隔內(nèi)網(wǎng)絡(luò)不可用。

必須準(zhǔn)確快速地處理數(shù)據(jù)。這是因為，如果不提供準(zhǔn)確的信息，可能會導(dǎo)致電池發(fā)生故障并導(dǎo)致危險情況。因此，無線BMS的安全性和可靠性非常重要。

通過 10 節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，TI 的無線 BMS 協(xié)議實現(xiàn)了大于10 -7的數(shù)據(jù)包錯誤率。換句話說，這意味著在無線 BMS 運行的 52.222 小時內(nèi)，有 100 毫秒的無節(jié)點數(shù)據(jù)可用，這意味著無線設(shè)備的利用率為 99.9999% 或更高。由于每個無線設(shè)備都是獨立的，無線BMS網(wǎng)絡(luò)的可用性也大于99.999%。

使用 TI 的專有無線協(xié)議和 CC2662R-Q1 MCU，TI 的無線 BMS 解決方案支持安全數(shù)據(jù)通信，可用性超過 99.999%，并使無線 BMS 能夠用于要求苛刻的內(nèi)部電池外殼環(huán)境。這些環(huán)境可能很棘手，因為它們位于有限的空間內(nèi)。這是因為信號在到達(dá)目的地之前從金屬板上反彈有明顯的衰減和反射。

TI 的無線 BMS 解決方案將改進(jìn)的無線協(xié)議與業(yè)界最佳的網(wǎng)絡(luò)可用性相結(jié)合，使汽車設(shè)計人員能夠消除笨重、昂貴和維護(hù)密集型電纜，并提高電動汽車的可靠性和效率。