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TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

《名企发布会动态》
2021-01-22 13:14 来源:电源网原创 编辑:杨

汽车电气化经过多年的持续发展后,终于逐渐获得了市场的更多认可。在当前的发展阶段,提高电动汽车的续航能力依然是最主要的技术难题之一,而电池管理系统的创新正是突破该难题的核心。

电动车主经常会讨论到的一个使用场景就是驱车长途旅行,大部分人对于电动汽车的续航里程以及整车安全性都持有些许焦虑。由此可见,汽车BMS未来面临的挑战还是不容小觑的。有线BMS为了保证安全性,存在电缆需求复杂、重量高,易导致故障且故障维修费用高,电池昂贵等问题。在针对电池管理系统进行创新设计时,德州仪器为此做了充分的考虑。

TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

TI的无线BMS解决方案使汽车制造商能够降低其设计的复杂性、提高可靠性并减轻汽车重量,从而延长行驶里程。

业内首个通过TÜV SÜD认证的无线BMS

无线BMS解决方案是业内首个通过TÜV南德认证,实现SÜD的一个先进的BMS。德州仪器 (TI) 中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英 (Jerry Shi)在媒体沟通会上表示,TI无线BMS方案,目标是延长续航里程并提高可靠性和安全性。

据介绍,在功能安全性方面,方案一开始设计时TI就考虑了SÜD的设计目标要求,完全依照ISO 26262的SÜD设计标准进行,作为结果也把这套系统请TÜV南德进行评估和认证,最后TI拿到了SÜD级别的功能安全概念的认证。

TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

上图展示的是针对于无线BMS所使用到的两个最主要的功能元器件。SimpleLink CC2662R-Q1是一颗无线MCU 无线片上系统,它可以在2.4GHz带宽上实现短距离的无线通讯。同时在芯片里也集成了专有的无线协议,它放在CC2662芯片内部,可以快速组成无线BMS网络。

BQ79616是一个系列芯片,在这个系列里有不同的通道数的选择。BQ79616是16个通道的,同时TI也有引脚和软件兼容的12个通道、14个通道和16个通道。众所周知,引脚和软件兼容可以给用户提供最大的设计的灵活性,帮助他们在系统上降低成本。针对降低成本,师英先生举了一个例子:“假如说我们有一个电池包的模组的要求是28个电芯,如果用16通道的芯片的话,那就只能用两片16通道芯片,也就是32个通道。实际只需要28个通道,有4个通道就是额外被浪费掉的成本。但是因为BQ79616和BQ79612这两颗芯片是硬件,引脚和软件都兼容的,所以可以用一片BQ79616加上一片BQ79612,这两个加起来正好拼成一个28通道模组,这种情况下就没有任何一个通道被浪费掉,这是我所说的它可以帮助节省系统成本的概念。”

TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

另外,值得一提的是BQ79616这一系列的芯片都是在芯片元器件级别就符合ISO 26262 SÜD级别的标准。在通信、电芯温度、电芯电压测量等功能方面,BQ79616都可以达到SÜD级别。

提供业界出色的网络可用性

关于可靠性,关键的一环是汽车内无线BMS系统的网络协议。师英先生介绍道:“这套网络协议使我们分析了汽车内部的实际的应用环境,具体考察可能面临的很多干扰和挑战,专门为了无线BMS设计的一个无线通讯协议栈。我们去评估它的可靠性的指标,就是所谓的网络可用性,在这套协议里面网络可用性可以达到99.999%,它的错误故障率非常低,当0.001%的故障发生时,在任何情况下不超过300毫秒之内重新启动和建立无线网络,使得整个无线BMS系统不会被汽车的主机长时间丢失,可以恢复到汽车的主系统里面来。”

在无线通信协议栈里,时隙化的通信设计可以极大的提高数据吞吐率和降低每个节点间的通信延迟,从而进一步保护数据不丢失且不被损坏。在吞吐量方面,该无线网络协议可以提供1.2Mbps的高吞吐量,每个节点延迟不会超过2毫秒。同时,它可使多个电池单元向主MCU发送±2mV精度的电压数据和温度数据,且网络数据包错误率小于10-7次方。

另外,TI通过独特的密钥交换和刷新机制,以及独特的器件认证和调试安全及其他保护,让整个无线BMS系统在信息安全上也有出色表现,严格地保证了信息安全性。

可靠的系统设计自由

基于BQ79616和CC2662这两个芯片搭建的无线BMS方案上,在可扩展性方面可以达到最多支持100多个节点,无线BMS的网络协议栈的节点容量可以到100个节点,每个节点小于2ms的通信数据延迟。因此,它也可以在每个节点上进行时间同步测量,并且因为每个节点之间都是无线连接的,省去了原来复杂和昂贵的除电缆之外的隔离电路,显著降低了整个BMS系统的成本。

在电芯监控方面,用户可以使用BQ79616来配置不同的电池系统,任选16串模组、32串模组、64串模组,或者其他任何一种常见模组的尺寸。这些芯片之间的引脚和软件都是兼容的。

TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

目前,所有采用BMS解决方案的产品,包括无线微控制器 CC2662R-Q1,SimpleLink无线BMS评估模块CC2662RQ1-EVM-WBMS和采用10mm x 10mm、64引脚HTQFP封装的16通道电池监控器和平衡器BQ79616-Q1,现均可在TI.com.cn立即购买。

TI无线BMS,凭借业内优异性能推动电动汽车变革

TI在汽车电子领域把整个应用划分为ADAS、被动安全系统、车身电子与照明系统、信息娱乐系统与仪表组以及混动、电动汽车动力系统五个不同的细分领域。据悉,TI在产品方面已经有超过7000多种车规级模拟和嵌入式产品。自从2014年以来,每年TI都会推出数百种新的车规级的IC。师英先生表示,在汽车电子产品发展方向上,TI会一直保持这样的加速度,来增加投入和加快其新产品的设计。

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