1.前言

目前電動車銷售越來越多，尤其是現(xiàn)在中國推進的“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、昂貴和維護密集型電纜，并提高電動汽車的可靠性和效率。