TI研发高可靠性的无线BMS系统方案解析-电子发烧友网

如今，电动汽车及混动汽车的驾驶焦虑仍然在续航里程、充电时间以及安全性等方面。其中不断增加电池容量是明显的增加续航里程的手段，但除了开源，还有不少节流手段可增加续航里程，比如通过更精确的BMS（电池管理）系统，第三代半导体快充技术，以及为车辆减重等手段，减少消费者的顾虑。

日前，德州仪器（TI）宣布推出经TÜV SÜD认证的功能安全认证的无线BMS解决方案，实现电池数据和控制命令传输的无线化。

德州仪器中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英介绍道，目前所有的电动汽车的BMS都采用有线系统，需要铜线采取菊花链的布网形式。因此一方面复杂的布线增加了整车重量，另外则是电缆和连接器属于易损件，由于振动等情况容易造成接触不良，又或者易受到潮湿、热等损坏，令安全等级下降，而当这些机械结构件或线束发生问题时，需要更换整个电池包。此外，通过减少布线，减少了内部布线空间，可进一步提升电池包功率密度。

由于典型的电动汽车将近要串联100个电池组，需要长达几米的铜线，去除这一连接无疑可以更好地实现电动汽车所需紧凑、高密度和高可靠性的电池组。

基于以上考虑，TI开发出了高可靠性的无线BMS系统。

BMS系统方案介绍

TI的无线BMS主要有两部分组成。

其中最重要的部分是SimpleLink CC2662R-Q1无线MCU，符合AEC-Q100标准。该芯片基于Arm Cortex-M4，片上集成了丰富模拟外设，以及射频子系统。芯片集成了专用的无线BMS协议栈，采用2.4GHz频段（2402-2480 MHz），并内置TI-RTOS，从而支持快速组网。

CC2662R-Q1系统框图

TI系统工程经理吴万邦表示，CC2662R-Q1芯片的功耗非常低，因此用户无需担心采用无线会给整个电池系统带来额外负担。

各类功耗如表所示。

另外则是TI的电池监控芯片BQ79616系列，具有从12-16个通道的不同产品，引脚和软件兼容，可以给用户提供最大的设计灵活性，帮助降低系统成本。

BQ79616框图

可靠性

一直以来，人们天然地更依赖有线技术，而对无线技术的可靠性有所怀疑。为此，TI的解决方案在一开始设计时就考虑了SÜD的设计目标要求，完全依照ISO 26262的SÜD设计标准进行，也通过了TÜV SÜD认证，符合ASIL-D标准，由于不存在磨损，使得无线技术比有线更加安全可靠。

出色的网络性能

师英表示，可靠性的背后，是TI专门为汽车BMS系统开发的无线协议栈，其网络可用性指标是99.999%，即便0.001%的故障发生时，整个网络重启和重建的时间也不会超过300ms，整个无线BMS系统不会被汽车的主机长时间丢失。

“因为一个BMS里有一个主服务器，有8到10个从服务器，所以当你从主服务器同步到所有的从服务器时这个时间并不长。”吴万邦解释道。

而在吞吐率方面，协议栈采用了时隙化的通信设计，可极大提高数据吞吐率并降低每个节点间的通信延迟。从而进一步保护数据不丢失，而且不被损坏。在吞吐量方面可以做到1.2Mbps的数据吞吐量，每个节点延迟不会超过2毫秒。师英表示，该协议栈可确保快速精确的向电池主单元MCU发送误差不超过±2毫伏电压数据和电芯温度数据，而且整个网络数据包的误码率会小于10-7。