擺脫線纜束縛的無線BMS系統(tǒng)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）電動汽車的發(fā)展已進(jìn)入快車道，據(jù)商務(wù)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，今年我國前三季度新能源汽車成交量215.7萬輛，市場滲透率12.4%。電動汽車智能化的發(fā)展，也為BMS系統(tǒng)迎來了新的變革。汽車BMS系統(tǒng)是汽車與電池組之間通信的橋梁，起到對電池組運(yùn)行的溫度、電壓、電流，進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)采集、分析、儲存，并將采集、分析好的數(shù)據(jù)與外部設(shè)備完成交換，避免電池過充、過放、溫度過高等問題的出現(xiàn)，在一定程度上保證了電池的性能，延長了電池的壽命。

無線BMS系統(tǒng)的優(yōu)、劣

目前，汽車BMS系統(tǒng)按通信方式可分為：有線BMS系統(tǒng)、無線BMS系統(tǒng)。有線BMS系統(tǒng)是通過CAN總線或iosSPI總線作為菊花鏈形式，將電池組、從控芯片與主控芯片連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、傳輸?shù)?；無線BMS系統(tǒng)是通過無線組網(wǎng)的形式，將電池組、從控芯片與主控芯片連接，通過無線通信完成電池組的狀態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸。

靈活性，無線BMS系統(tǒng)使用無線網(wǎng)絡(luò)作為連接方式，擺脫線纜的束縛，這使得電池組可以靈活地布局?jǐn)[放，并且，可根據(jù)實際需求，隨意增加或刪減對電池實時狀態(tài)偵測的設(shè)備。

穩(wěn)定性，有線BMS是通過線纜連接的方式進(jìn)行通信，線纜長時間在高溫的汽車內(nèi)部環(huán)境使用，通常會出現(xiàn)線路老化的問題，一旦出現(xiàn)問題，眾多的線纜會給檢測與修復(fù)帶來較大的難度。而無線BMS就不用擔(dān)心通信線纜老化的問題，并且數(shù)據(jù)的傳輸速率和時延都能得到較好的保證，提高了對電池組狀態(tài)的感知能力。

成本低，無線BMS與有線BMS系統(tǒng)，最本質(zhì)的區(qū)別就是減少了通信線纜的鋪設(shè)，通信線纜和連接器的用量都會有所減少，在一定程度上降低了造車成本，減小了BMS系統(tǒng)的空間占比。

不足，由于無線BMS采用的是無線通信的方式，與有線BMS內(nèi)部閉環(huán)通信不同，若無線通信的安全系數(shù)不高，可能會存在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息被攔截獲取的情況。

雖然電動車的保有量日漸增多，但消費(fèi)者對電動汽車的安全性和續(xù)航里程仍有顧慮，為打消消費(fèi)者這一顧慮，TI、ADI等相繼推出了無線BMS解決方案。

TI 無線BMS系統(tǒng)解決方案

TI為提高電動車的續(xù)航能力，于今年初，發(fā)布了無線BMS解決方案，該方案采用CC2662R-Q1無線MCU與BQ79616-Q1電池監(jiān)控器的方式，實現(xiàn)對電池電量、溫度、電流、電壓的檢測，并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞脚c主控芯片完成通信。方案的發(fā)布減少了通信線路的鋪設(shè)，提高了電動汽車的可靠性和效率，是首個通過ASIL-D驗證的無線BMS。

SimpleLinkCC2662R-Q1是應(yīng)用于汽車BMS系統(tǒng)的無線MCU，該MCU采用的是基于ARM架構(gòu)的Cortex-M4F，主頻頻率達(dá)－48MHz。CC2662R-Q1內(nèi)部集成了352KB的可編程Flash、256KB的ROM、8KB的SRAM。CC2662R-Q1支持2.4 GHz WiFi、低功耗藍(lán)牙、Zigbee、Sub-1 GHz等無線通訊方式，并且兼容TI專有的無線BMS協(xié)議，可實現(xiàn)快速組網(wǎng)。CC2662R-Q1具有低功耗的特點(diǎn)，接收狀態(tài)電流為 6.9 mA，發(fā)射信號強(qiáng)度在0 dBm和5 dBm時，工作電流分別為7.3 mA和9.6 mA，處于待機(jī)狀態(tài)時待機(jī)電流為0.94μA。

據(jù)TI官方顯示，通過TI專有的無線通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有延時低、傳輸速率高（1.2Mbps數(shù)據(jù)吞吐）等特點(diǎn)，并且具有較高的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)丟包率極低，PER（<10-7）。CC2662R-Q1無線MCU還支持無線OTA，系統(tǒng)拓展性強(qiáng)。

BQ79616-Q1是一款16通道的汽車電池監(jiān)控芯片，主要應(yīng)用于高壓BMS中，對高壓電池實時監(jiān)控。該芯片能在 128μs內(nèi)完成一個周期的電池數(shù)據(jù)檢測。BQ79616-Q1片上集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器，方便對濾波后的直流電壓進(jìn)行監(jiān)測，提高電壓監(jiān)測精度，方便MCU對電池充電狀態(tài)的判斷。同時，BQ79616-Q1還具有電池溫度監(jiān)測和電池內(nèi)部自動平衡的功能，一點(diǎn)監(jiān)測到電池數(shù)據(jù)異常，會立即停止電池的充放電做工，避免電池溫度過高，引發(fā)火災(zāi)其他危險。

BQ79616-Q1采用了，電容隔離和變壓器隔離的雙隔離式雙向菊花鏈，將電池連接起來。在接口方面，該芯片具有8個GPIO口和一個專用 UART 接口，通過GPIO口可對外部電路的熱敏電池進(jìn)行測量，通過UART 接口可以與主控器進(jìn)行通信。BQ79616-Q1具有自動反向喚醒功能，一般工作狀態(tài)下，MCU自動進(jìn)入休眠模式，當(dāng)監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常時，BQ79616-Q1會反向喚醒MCU。這一功能主要是為了，在汽車停止的狀態(tài)下，也能對電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并降低系統(tǒng)功耗。

TI就是采用一個 CC2662R-Q1無線MCU與多個BQ79616-Q1電池監(jiān)控器相連的方式，實現(xiàn)無線BMS系統(tǒng)。

ADI無線BMS系統(tǒng)解決方案

ADI早前就推出了電動汽車無線BMS系統(tǒng)解決方案，該方案是將SmartMesh與LTC6811電池監(jiān)控器相結(jié)合，實現(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的無線傳輸。這一方案提高個電動汽車的可靠性，以及降低了線路鋪設(shè)的復(fù)雜性。

ADI的無線BMS解決方案中，并未明確表明SmartMesh無線MCU的具體型號，電池監(jiān)控器采用的是LTC6811。

LTC6811-1是一款電池組監(jiān)視器，最高可對12組串聯(lián)電池進(jìn)行高精度的電壓檢測，測量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測僅需290μs。LTC6811-1可將多節(jié)電池串聯(lián)起來，因此該芯片可在高電壓的電池串中完成電池狀態(tài)實時監(jiān)測。該芯片還具有isoSPI接口，可實現(xiàn)與器件之間高速的遠(yuǎn)程通信。LTC6811能將12組電池通過菊花鏈連接，實現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測電池狀態(tài)，并根據(jù)電池當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行暫停和啟動操作，該芯片采用隔離式電源供電。

ADI表示，通過這一組合方案，可節(jié)省9成以上的線纜，減小1成以上的電池體積，為電池的布局和拆卸提供了良好的靈活性，并且，電池的使用壽命和電池數(shù)據(jù)的測量精度不會受到影響。