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改善电动车电池管理系统 TI以专有通讯协定强化无线网路可用性
Dressing udstyr   2021年01月28日 星期四 浏览人次: [1771]

2019年电动车(EV)的销售量创下200万辆,而且未来几年的年销售额,可能会破800万美元,以中国居冠。而电动车的关键元件,就是电池管理系统(BMS),因此BMS的效率、寿命和性能都很重要。

连接八个无线装置的无线BMS系统
连接八个无线装置的无线BMS系统

典型的BMS包含了微控制器(MCU)及其支援电路,例如低压侧和高压侧之间的隔离、电池、电池监控器模组和电流感测器。在电池组中,每个电池都透过隔离的控制器区域网路汇流排、差分菊链通讯或其他专有解决方案,负责监控和报告温度、电压及电流的资料。而这些电池资讯、温度和电压,会透过有线介面在电池模组之间传输回报。

德州仪器指出,要设计电池的连接以及有线解决方案的隔离,其实相当困难,而且所费不赀。万一发生意外事件,电线可能会断裂,到时候就要更换整个电池组。这些问题导致汽车制造商和BMS解决方案商转向寻求无线通讯的解决方案。

透过无线解决方案的电池模组,电池资讯就能直接传送到BMS MCU,解决有线通讯面临的挑战。然而,采用无线解决方案,还是需要与有线系统相当的性能,其中一个关键性能指标,就是网路可用性。

以无线BMS来说,这称为「无线BMS可用性」,指的是无线连接装置和无线主要节点的资料在任何特定时间的可用性。换句话说,无线BMS可用性,是无线BMS网路收集资料或控制电池健康状态监控装置的平均时间百分比。

德州仪器进一步解释,无线BMS连接的关键挑战,在於2.4GHz无线网路的可用性。毕竟网路必须随时可用,驾驶才能即时启动EV并管理电池,可靠性和性能会是应用的关键。

TI开发了专有的无线通讯协定,以满足无线BMS连接对可靠性和性能的需求,每次按下按钮,网路就会连接全部必要的元件,向行车中的驾驶传送资讯。

这个网路由连接到电池组MCU的一个主要控制器和八个无线装置组成。SimpleLink 2.4GHz CC2662R-Q1无线MCU评估模组,包含了主要节点的无线部份和无线装置。每个无线装置都有搭配的电池监控器和平衡器,例如BQ79616-Q1,可用来测量BMS中电池的电压和温度,并透过主要节点控制器,向BMS MCU回报充电状态和健康状态资料。

如果封包传输错误,就表示装置将无法在时间间隔内正确解释来自任何无线节点或无线主要节点的资讯,网路在这段时间间隔内将无法使用。但是缺少准确的资讯,可能会导致电池故障甚至危险情况,因此必须准确迅速处理资料。

无线BMS的安全性和可靠性,因此至关重要。对於10个节点的网路,TI的无线BMS协定可达到10-7或更高的封包错误率。也就是说,在52.222小时的无线BMS运作中,任何节点的资料在100毫秒内将无法使用,无线装置的正常运作时间可达到99.9999%以上。加上,由於每个无线装置完全独立,因此可以推断,无线BMS网路的可用性也达到99.999%以上。

TI透过专有的无线通讯协定和CC2662R-Q1 MCU,其无线BMS解决方案能以99.999%以上的可用性实现安全的资料通讯,且能在条件严苛的电池外壳环境中使用无线BMS。这些环境可能相当有挑战性,例如被放在狭小的空间内,讯号从金属板反弹而出时,会遭受极大的衰减和反射。

透过先进的无线通讯协定和最隹的网路可用性,TI的无线BMS解决方案展示了如何摆脱笨重、昂贵且需经常维护的电缆,提高全球电动车的可靠性和效率。

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