擺脫線纜束縛的無(wú)線BMS系統(tǒng)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）電動(dòng)汽車的發(fā)展已進(jìn)入快車道，據(jù)商務(wù)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，今年我國(guó)前三季度新能源汽車成交量215.7萬(wàn)輛，市場(chǎng)滲透率12.4%。電動(dòng)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(duì)電池組運(yùn)行的溫度、電壓、電流，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、分析、儲(chǔ)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(zhǎng)了電池的壽命。

無(wú)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(wú)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、傳輸?shù)?；無(wú)線BMS系統(tǒng)是通過無(wú)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(wú)線通信完成電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸。

靈活性，無(wú)線BMS系統(tǒng)使用無(wú)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(shí)際需求，隨意增加或刪減對(duì)電池實(shí)時(shí)狀態(tài)偵測(cè)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(zhǎng)時(shí)間在高溫的汽車內(nèi)部環(huán)境使用，通常會(huì)出現(xiàn)線路老化的問題，一旦出現(xiàn)問題，眾多的線纜會(huì)給檢測(cè)與修復(fù)帶來較大的難度。而無(wú)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(shí)延都能得到較好的保證，提高了對(duì)電池組狀態(tài)的感知能力。

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

雖然電動(dòng)車的保有量日漸增多，但消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)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(wú)線BMS解決方案。

TI 無(wú)線BMS系統(tǒng)解決方案

TI為提高電動(dòng)車的續(xù)航能力，于今年初，發(fā)布了無(wú)線BMS解決方案，該方案采用CC2662R-Q1無(wú)線MCU與BQ79616-Q1電池監(jiān)控器的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量、溫度、電流、電壓的檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過無(wú)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(dòng)汽車的可靠性和效率，是首個(gè)通過ASIL-D驗(yàn)證的無(wú)線BMS。

SimpleLinkCC2662R-Q1是應(yīng)用于汽車BMS系統(tǒng)的無(wú)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(wú)線通訊方式，并且兼容TI專有的無(wú)線BMS協(xié)議，可實(shí)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(hào)強(qiáng)度在0 dBm和5 dBm時(shí)，工作電流分別為7.3 mA和9.6 mA，處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)待機(jī)電流為0.94μA。

據(jù)TI官方顯示，通過TI專有的無(wú)線通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有延時(shí)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(wú)線MCU還支持無(wú)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(duì)高壓電池實(shí)時(shí)監(jiān)控。該芯片能在 128μs內(nèi)完成一個(gè)周期的電池?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)。BQ79616-Q1片上集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器，方便對(duì)濾波后的直流電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高電壓監(jiān)測(cè)精度，方便MCU對(duì)電池充電狀態(tài)的判斷。同時(shí)，BQ79616-Q1還具有電池溫度監(jiān)測(cè)和電池內(nèi)部自動(dòng)平衡的功能，一點(diǎn)監(jiān)測(cè)到電池?cái)?shù)據(jù)異常，會(huì)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(xiǎn)。

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(gè)GPIO口和一個(gè)專用 UART 接口，通過GPIO口可對(duì)外部電路的熱敏電池進(jìn)行測(cè)量，通過UART 接口可以與主控器進(jìn)行通信。BQ79616-Q1具有自動(dòng)反向喚醒功能，一般工作狀態(tài)下，MCU自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，當(dāng)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)異常時(shí)，BQ79616-Q1會(huì)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(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并降低系統(tǒng)功耗。

TI就是采用一個(gè) CC2662R-Q1無(wú)線MCU與多個(gè)BQ79616-Q1電池監(jiān)控器相連的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)線BMS系統(tǒng)。

ADI無(wú)線BMS系統(tǒng)解決方案

ADI早前就推出了電動(dòng)汽車無(wú)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(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。這一方案提高個(gè)電動(dòng)汽車的可靠性，以及降低了線路鋪設(shè)的復(fù)雜性。

ADI的無(wú)線BMS解決方案中，并未明確表明SmartMesh無(wú)線MCU的具體型號(hào)，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(duì)12組串聯(lián)電池進(jìn)行高精度的電壓檢測(cè)，測(cè)量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該芯片還具有isoSPI接口，可實(shí)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(shí)現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測(cè)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(dòng)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?cái)?shù)據(jù)的測(cè)量精度不會(huì)受到影響。