无线BMS新能源汽车无线组网电池管理方案

1.前言

目前电动车销售越来越多，尤其是现在中国推进的“碳中和”概念，预计未来几年电动汽车年销量会更一步增加。并且占该销售额最大份额的国家就是中国。

电池管理系统 (BMS) 作为电动汽车的重要组成部分，在效率、寿命和性能方面发挥着重要作用。为了满足这些需求，隔离式 CAN 总线、差分菊花链通信和其他解决方案可以监控电池组中的每个电池并传递有关温度、电压和电流的数据。

2.无线BMS

图 1 显示了一个典型的 BMS，包括一个微控制器 (MCU) 和支持电路、低压侧和高压侧之间的隔离、一个电池、一个电池监控模块和一个电流传感器。在图 1 中，M 是电动汽车的发动机。电池信息、温度和电压通过有线接口报告，在图中显示为电池模块之间的红色和蓝色扭曲。

图1：典型的有线BMS

有线解决方案连接和隔离单元既困难又昂贵。如果发生事故，电线可能会断裂，需要更换整个电池组。为此，汽车制造商和 BMS 解决方案公司正在转向无线通信解决方案。

无线解决方案可以克服有线通信的问题，因为电池模块可以直接将电池信息传输到BMS MCU。然而，为了采用无线解决方案，它必须具有与有线系统相媲美的性能。这种性能的一个重要指标是网络可用性。对于无线 BMS，这称为无线 BMS 可用性。

无线BMS连接的一个重要挑战是能够使用2.4GHz无线网络。该网络必须立即可用，以便驾驶员可以启动 EV 并实时管理电池。在这方面，TI 专有无线协议的可靠性和性能才是真正的亮点。

无线BMS可用性是指特定时间来自无线连接设备和无线主节点的数据的可用性。换句话说，无线 BMS 可用性是无线 BMS 网络收集数据或控制电池健康监测设备的平均时间百分比。图 2 中的无线 BMS 网络很好地说明了这一概念。

该网络由一个主控制器和八个通过电池组 MCU 连接的无线设备组成。SimpleLink™ 2.4GHz CC2662R-Q1 无线 MCU 评估模块由主节点的无线部分和无线设备组成。对于每个无线设备，电池监控/平衡器BQ79616-Q1 一起使用。BQ79616-Q1 测量 BMS 电池单元的电压和温度，并通过主节点控制器将充电状态和健康数据传输到 BMS CPU。

图2：无线BMS入系统无线设备8狗连接

如果数据包传输出现错误，即设备在任何时间间隔内都不能正确解析任何无线节点或无线主节点的信息，则认为该时间间隔内网络不可用。

必须准确快速地处理数据。这是因为，如果不提供准确的信息，可能会导致电池发生故障并导致危险情况。因此，无线BMS的安全性和可靠性非常重要。

通过 10 节点网络，TI 的无线 BMS 协议实现了大于10 -7的数据包错误率。换句话说，这意味着在无线 BMS 运行的 52.222 小时内，有 100 毫秒的无节点数据可用，这意味着无线设备的利用率为 99.9999% 或更高。由于每个无线设备都是独立的，无线BMS网络的可用性也大于99.999%。

使用 TI 的专有无线协议和 CC2662R-Q1 MCU，TI 的无线 BMS 解决方案支持安全数据通信，可用性超过 99.999%，并使无线 BMS 能够用于要求苛刻的内部电池外壳环境。这些环境可能很棘手，因为它们位于有限的空间内。这是因为信号在到达目的地之前从金属板上反弹有明显的衰减和反射。

TI 的无线 BMS 解决方案将改进的无线协议与业界最佳的网络可用性相结合，使汽车设计人员能够消除笨重、昂贵和维护密集型电缆，并提高电动汽车的可靠性和效率。