德州儀器：無線電池管理系統(tǒng)是如何為車輛提供助力的？

全球汽車快訊 據(jù)外媒報(bào)道，All about Circuits的記者與德州儀器（Texas Instruments，TI）的技術(shù)代表探討了有線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（battery monitoring system，BMS）的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并詢問該公司的無線電池管理系統(tǒng)及其他類似系統(tǒng)是如何為車輛提供助力的。

有線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)

從系統(tǒng)角度看，挑戰(zhàn)在于整合了太多的電池電芯，而所有電芯都務(wù)必處于持續(xù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，從而優(yōu)化電池的健康程度及性能并探查電池異常。

傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)（battery management systems，BMS）有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可與監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)連接。通常，標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)車電池?fù)碛杏獍賯€(gè)電芯。若為這類電池系統(tǒng)配置一款有限電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這意味著需要再安裝數(shù)英尺的線纜。

然而，令人遺憾的是，如今絕大多數(shù)的電池管理系統(tǒng)都是這么干的。這類電線會(huì)為電池系統(tǒng)增重，且占據(jù)底盤相當(dāng)大的空間。若騰出這類空間，可配置其他部件，甚至多配置一些電芯。

此外，也可能是最重要的一點(diǎn)，線纜及所需的接頭通常是電氣系統(tǒng)發(fā)生故障的重要誘因，這意味著，擁有數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)的有線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或更易發(fā)生電池故障。

解決方案：采用無線電池管理系統(tǒng)

為此，德州儀表等部分制造商采用了無線電池管理系統(tǒng)這類解決方案。

在無線電池管理系統(tǒng)中，無線接口被用于從電池節(jié)點(diǎn)監(jiān)控器向主機(jī)微控制單元傳輸數(shù)據(jù)。這么做的好處顯而易見，無需使用笨重且易出問題的線纜。理論上，該方案可剔除線纜、減輕重量、縮小面積并提升可靠性。

德州儀器汽車系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)部總經(jīng)理Karl－Heinz Steinmetz談到了無線電池管理系統(tǒng)的好處，其中就包括降低設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。他解釋道：“這意味著我們不再需要使用物料清單、線束、連接器、變壓器和電容。相反，我們正在采用單獨(dú)的一塊集成電路板?！?/p>

然而，無線電池管理系統(tǒng)肯定也存在工程設(shè)計(jì)考量。為提高這類方案的效用，該方案勢(shì)必要做到高精度地實(shí)時(shí)監(jiān)控，這意味著該方案需要在截取精確測(cè)量值的同時(shí)傳輸并接收無線數(shù)據(jù)，且須確保高輸出量和低錯(cuò)誤率。然而，在汽車底盤這類又熱、噪聲又高的操作環(huán)境（工況）下，上述多項(xiàng)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)難度較大。

此外，該系統(tǒng)的耗電量必須低，因?yàn)殡姵睾碾娏看蟮脑?，肯定不是個(gè)可行的好方案。

德州儀器旨在推出實(shí)時(shí)無線電池管理系統(tǒng)

如今，德州儀表引入了自主的無線電池管理系統(tǒng)，其中包括一款擁有專利權(quán)的無線協(xié)議，該協(xié)議似乎能應(yīng)對(duì)許多網(wǎng)絡(luò)連接層面上的技術(shù)挑戰(zhàn)。這款新方案集成了兩塊芯片——CC266C2R－Q1無線微控制單元和BQ79616－Q1電池監(jiān)控器與均衡器。

德州儀表宣稱，該方案的精度可達(dá)到±2 mV，網(wǎng)絡(luò)分組錯(cuò)誤率（network packet error rate）不到10－7，網(wǎng)絡(luò)的可用性達(dá)到了99．999％。此外，在最佳網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，其傳輸速率高達(dá)1．2Mbps。極高的網(wǎng)絡(luò)可用性與高網(wǎng)絡(luò)吞吐量保障了數(shù)據(jù)的可用性——這意味著可靠的實(shí)時(shí)電池監(jiān)測(cè)。

德州儀器2．4 GHz業(yè)務(wù)線（Business Line）經(jīng)理Ram Vedantham還解釋了德州儀器是如何實(shí)現(xiàn)上述成果的：“由于汽車底盤發(fā)揮了法拉第籠（faraday cage）的作用，所有的接口都是已知的，且涵蓋在系統(tǒng)內(nèi)。為此，我們的協(xié)議經(jīng)過了縝密的設(shè)計(jì)，融合了分時(shí)分多路復(fù)用（time－division multiplexing）和跳頻（frequency hopping），我們竭力全力實(shí)現(xiàn)降噪?！?/p>

讓車輛更智能

該系統(tǒng)似乎非?？春秒妱?dòng)車的技術(shù)進(jìn)步。盡管目前尚未提供首款可用的無線電池管理系統(tǒng)，但德州儀器的方案規(guī)格極有可能成為有線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的替代方案。值得注意的是，這款方案率先實(shí)現(xiàn)了ASIL－D合規(guī)性，前者是最嚴(yán)苛的安全要求。

在剔除線纜后，無線電池管理系統(tǒng)及該公司的方案專注于實(shí)現(xiàn)減重、提升可靠性并減少電池管理系統(tǒng)的體積。若底盤騰出更多空間，設(shè)計(jì)人員或?qū)⒏p松地整合更多智能功能或新增電池電芯，從而提升電動(dòng)車的續(xù)航里程數(shù)。（本文為編譯作品）