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德州仪器：浅析无线电池管理系统的设计思路及优点

2021-01-25 14:57:34·  来源：全球汽车快讯  
　
全球汽车快讯 据外媒报道，All About Circuits的记者与德州仪器（Texas Instruments，TI）的技术代表探讨了有线电池监测系统（battery monitoring system，BMS）
德州仪器：浅析无线电池管理系统的设计思路及优点

全球汽车快讯 据外媒报道，All about Circuits的记者与德州仪器（Texas Instruments，TI）的技术代表探讨了有线电池监测系统（battery monitoring system，BMS）的设计难点，并询问该公司的无线电池管理系统及其他类似系统是如何为车辆提供助力的。

有线电池监测系统的缺点

从系统角度看，挑战在于整合了太多的电池电芯，而所有电芯都务必处于持续监测状态，从而优化电池的健康程度及性能并探查电池异常。

传统的电池管理系统（battery management systems，BMS）有一个节点，可与监视器实现连接。通常，标准的电动车电池拥有逾百个电芯。若为这类电池系统配置一款有限电池监测系统，这意味着需要再安装数英尺的线缆。

然而，令人遗憾的是，如今绝大多数的电池管理系统都是这么干的。这类电线会为电池系统增重，且占据底盘相当大的空间。若腾出这类空间，可配置其他部件，甚至多配置一些电芯。

此外，也可能是最重要的一点，线缆及所需的接头通常是电气系统发生故障的重要诱因，这意味着，拥有数百个节点的有线电池监测系统或更易发生电池故障。

解决方案：采用无线电池管理系统

德州仪器：浅析无线电池管理系统的设计思路及优点1

为此，德州仪表等部分制造商采用了无线电池管理系统这类解决方案。

在无线电池管理系统中，无线接口被用于从电池节点监控器向主机微控制单元传输数据。这么做的好处显而易见，无需使用笨重且易出问题的线缆。理论上，该方案可剔除线缆、减轻重量、缩小面积并提升可靠性。

德州仪器汽车系统动力系统部总经理Karl-Heinz Steinmetz谈到了无线电池管理系统的好处，其中就包括降低设计上的复杂性。他解释道：“这意味着我们不再需要使用物料清单、线束、连接器、变压器和电容。相反，我们正在采用单独的一块集成电路板。”

然而，无线电池管理系统肯定也存在工程设计考量。为提高这类方案的效用，该方案势必要做到高精度地实时监控，这意味着该方案需要在截取精确测量值的同时传输并接收无线数据，且须确保高输出量和低错误率。然而，在汽车底盘这类又热、噪声又高的操作环境（工况）下，上述多项任务的实现难度较大。

此外，该系统的耗电量必须低，因为电池耗电量大的话，肯定不是个可行的好方案。

德州仪器旨在推出实时无线电池管理系统

德州仪器：浅析无线电池管理系统的设计思路及优点2

如今，德州仪表引入了自主的无线电池管理系统，其中包括一款拥有专利权的无线协议，该协议似乎能应对许多网络连接层面上的技术挑战。这款新方案集成了两块芯片——CC266C2R-Q1无线微控制单元和BQ79616-Q1电池监控器与均衡器。

德州仪表宣称，该方案的精度可达到±2 mV，网络分组错误率（network packet error rate）不到10-7，网络的可用性达到了99.999%。此外，在最佳网络状态下，其传输速率高达1.2Mbps。极高的网络可用性与高网络吞吐量保障了数据的可用性——这意味着可靠的实时电池监测。

德州仪器2.4 GHz业务线（Business Line）经理Ram Vedantham还解释了德州仪器是如何实现上述成果的：“由于汽车底盘发挥了法拉第笼（faraday cage）的作用，所有的接口都是已知的，且涵盖在系统内。为此，我们的协议经过了缜密的设计，融合了分时分多路复用（time-division multiplexing）和跳频（frequency hopping），我们竭力全力实现降噪。”

让车辆更智能

该系统似乎非常看好电动车的技术进步。尽管目前尚未提供首款可用的无线电池管理系统，但德州仪器的方案规格极有可能成为有线电池监测系统的替代方案。值得注意的是，这款方案率先实现了ASIL-D合规性，前者是最严苛的安全要求。

在剔除线缆后，无线电池管理系统及该公司的方案专注于实现减重、提升可靠性并减少电池管理系统的体积。若底盘腾出更多空间，设计人员或将更轻松地整合更多智能功能或新增电池电芯，从而提升电动车的续航里程数。（本文为编译作品，所用英文原文和图片选自allaboutcircuits.com） 
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