电池管理新突破！TI推出业界领先的无线BMS解决方案 助推新能源汽车效率提升

（电子发烧友网报道 文/章鹰）经过多年持续发展，汽车电气化已取得显著成果。然而，如何提高电动汽车的续航能力，依然是当前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。无线BMS是未来发展趋势，据Strategy Analytics预测，到2026年将有3600万辆电动汽车上路行驶，而无线BMS为提高汽车的效率和可靠性提出了更有前景的方法。

2021年1月18日，德州仪器 (TI) 宣布电动汽车(EV)电池管理系统(BMS)领域的一项重大进展，即发布业界领先的无线BMS解决方案，该方案是首个经独立评估的功能安全概念。

通过采用具有业界出色的网络可用性的无线协议，TI的无线BMS解决方案展示了如何帮助车辆设计师们减少繁重、昂贵且需要频繁维护的布线，并在全球范围内提高电动汽车的可靠性和效率。

TI如何看待2021年智能网联汽车领域无线BMS市场发展趋势和技术路线？其无线BMS有哪些优势？相比较竞争对手，TI无线BMS的解决方案有何特色？ TI的BMS系统如何解决客户的产品挑战，在成本和安全性上有哪些优势？带着这些问题，电子发烧友记者采访了TI全球汽车动力总成系统业务总经理 Karl-Heinz Steinmetz、TI中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英和TI系统工程经理吴万邦，他们带来了精彩的解读和分析。

图：TI全球汽车动力总成系统业务总经理 Karl-Heinz Steinmetz

2020年，全球新冠疫情加速了汽车领域电动化和数字化进程，TI作为国际顶尖的芯片厂商，与众多汽车厂商合作，如何看待2021年智能网联电动汽车BMS的发展趋势和技术路线？

Karl-Heinz Steinmetz：无线BMS是符合电源管理系统的发展趋势，当然这并不意味着所有的BMS系统都会百分之百转到无线的BMS，但很多原始设备制造商已经在考虑无线BMS，因为无线BMS的优势非常明显。有厂商顾虑无线BMS解决方案相较于有线BMS解决方案的安全性和性能。所以，现在很多OEM没有用到无线BMS。

汽车BMS市场，现在面临哪些技术挑战？

师英：汽车BMS市场面临三大挑战：首先，基本上在路面上行驶的新能源汽车所有的BMS系统都是有线BMS系统，在有线的BMS系统里，每一节电池包里面的每个模组，模组里面的每个电池都必须通过一个通信电缆连接到一个调节电量，做电池电芯监控和平衡的一个监控芯片。为了使通信电缆的连接非常可靠，我们会采用菊花链连接，而且线缆需要重型铜线，这样在电池管理中，造成在电池包里边形成非常庞杂的电缆布置，会增加重量。

其次，跟客户交流时，我们发现对电池包故障率来讲，电缆和连接器故障是导致电池包出现故障的主要原因。一旦电缆或者连接器出现问题可能需要更换整个电池包，费用也会很昂贵。

还有，有线电缆占用电池包空间，整个体积比能量更大。当我们用无线方案把电缆替代掉之后，省出来的空间可以放更多电芯，提高整个电池包的体积能量密度。

相比较竞争对手，TI无线BMS的解决方案有何特色？

Karl-Heinz Steinmetz：TI无线BMS在网络协议、可靠性和安全性方面表现出色。

首先，通过采用具有业界出色网络可用性的先进无线协议，TI无线BMS解决方案展示了车辆设计师们如何消除繁重、昂贵且需要频繁维护的布线，并在全球范围内提高电动汽车的可靠性和效率。在无线BMS中，连接可靠性的关键作用是确保2.4 GHz无线网络的可用性。网络必须随时可用，以便能够实时启动电动汽车并管理电池；因此，我们全新的专有无线协议可以在此类情况下体现可靠性和性能方面的优势。我们的无线协议可提供高性能，实现高达1.2 Mbps的高数据吞吐量，每个节点的延迟小于2 ms。

其次，凭借我们专有的无线协议和CC2662R-Q1无线MCU，TI无线BMS解决方案可实现可用性超过99.999% 的安全数据通信，并允许在严苛的电池外部环境中使用无线BMS。

还有，考虑到电池系统必须安全可靠，我们的无线协议提供了包括AES-128（128位加密加速和消息完整性检查）在内的多个安全层。此外，该方案还兼顾可靠性，具有低误包率(PER)、单跳和低延迟的特性。

客户何时将其设计发布到市场上由客户自己决定，但我们的设计（包括解决方案中采用的所有部件）可以立即通过TI网站获取。从更大范围内来讲，我们正在与全球多家主要的OEM和一级供应商进行积极的合作讨论。

师英：TI的无线BMS解决方案，除了具体技术指标，比如无线网络可用性99.999%，数据吞吐率是1.2Mbps，每个节点的延迟不超过2ms等具体细节之外，所有的这些细节之上TI的无线BMS有两个最大的特点。第一，无线BMS这套网络协议是考察了无线BMS面临的具体应用环境之后，专门针对无线BMS所打造的一套网络协议栈。

第二，这套方案在设计之初，从设计展开的第一天就考虑了ISO 26262 和TÜV SÜD的设计过程和功能安全目标的考虑。在整个设计环节中都是考虑了ISO 26262和TÜV SÜD的要求来完成这套设计。

TI的无线BMS系统如何解决客户的产品挑战，在成本和安全性上有哪些优势？

Karl-Heinz Steinmetz：TI的无线BMS系统方案是独特的，因为我们先进的无线协议专为车用无线BMS而设计，并且电池监控器和平衡器有助于过滤系统级噪声，从而准确测量电池电压和温度，然后可靠地将这些信息报告给微控制器(MCU)。

无线BMS解决方案的主要优势是功能安全合规性和电动汽车系统性能。

在功能安全方面，我们拥有经过TÜV SÜD独立评估且符合ASIL D标准的功能安全概念。协议设计中包含多种安全机制，体现了我们帮助客户达到ASIL D标准的愿景。此外，我们在这套系统的设计中充分考虑了功能安全。我们可以向客户提供一个全面的无线BMS开发工具包，其中包含SimpleLink™无线BMS开发套件(CC2662RQ1-EVM-WBMS)，而开发套件中又包含板载CC2662R-Q1和BQ79616-Q1、软件（SIMPLELINK-WBMS-SDK）和功能安全驱动工具（如安全手册；故障模式和影响分析FMEA；诊断分析FMEDA；TÜV SÜD概念报告等）。

TI的无线BMS解决方案具有出色的可扩展性，汽车制造商能够针对不同的配置（如具有16、32和64个电池单元的系统等），使用与多个BQ79616-Q1电池监控器相连的单个无线片上系统来设计电池模块。由于BQ79616-Q1在同一封装类型中提供不同的通道选项，因此该器件支持引脚对引脚兼容性，并可在任何平台上完全重复使用既有的软件和硬件。

我特别要强调的是，TI的解决方案可提供出色的无线性能，同时保持富有竞争力的价格。

吴万邦：无线BMS除了技术提升外，另外一点就是成本，很多的客户已经评估过无线的BMS，购买电池监控器，天线绞合线，无线IC要比有线的价格有优势。TI的解决方案可以确保我们的方案和有线的价格一样或者比有线价格更低，这是因为无线的解决方案可以替代所有的导线，导线需要钱，而且电源隔离器也很贵。为什么在很长的时间内，美国跟中国的OEM很难选择无线BMS，是因为价格的问题。

BMS差异化核心竞争优势在于测量电池的精度。TI新一代BMS解决方案在这个点是有哪些新突破？

Karl-Heinz Steinmetz：TI新一代无线BMS解决方案中，用于电压测量、温度测量和通信的BQ79616-Q1实现了不超过±2mV的测量精度，在业界是处在领先的位置。从具体的芯片设计上来讲，在全温度范围，它的时间漂移都做了精密的测试。

此外，BMS芯片的测量的精度在它被焊接到印刷电路板上之后还会有些微变化。对于焊接之后的误差的补偿，都是BQ79616芯片在设计之初就考虑到的一些因素。此外，BQ79616的集成数字低通滤波器和高精度模数转换器采用最新技术，可优化信号测量精度，实现误差小于2 mV的电池电压测量。

TI的汽车芯片能否保证供应？会维系对国内汽车厂商的供应吗？

师英：TI 绝大部分的产品，是从14个全球化的工厂里边制造和生产的。对于汽车的产品，在汽车的新产品开发到转产生产的时候，都会为它设计两条互相备份的产品线。这些所有的措施都是为了保证汽车电子市场的供应。到今天为止，即使在今天这样的环境下，我们的供货还是要好于平均的市场表现，尤其是对于汽车电子，这个不会是一个问题。

无线BMS产品产能是否充足？未来的产业链合作伙伴有哪些？

师英：TI的无线BMS系统中采用的BQ79616和CC2662这两个芯片都已经量产。在TI.com.cn或者是TI其他的销售渠道都可以供货。另一部分，TI的产业链和合作伙伴，在方案发布以前就已经跟很多的主机厂都已经在合作开发，基于无线BMS解决方案的一些平台和系统，所以，我们有很多的产业链合作伙伴，到时候等到他们的产品做完，大家都可以陆续看到。

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