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    深圳市佳時通科技有限公司
    2021-01-18 09:30:24

    無線電池監測系統設計

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    全球汽車快訊 據外媒報道,All About Circuits的記者與測試儀器(Texas Instruments,TI)的技術代表探討了有線電池監測系統(battery monitoring system,BMS)的設計難點,并詢問該公司的無線電池管理系統及其他類似系統是如何為車輛提供助力的。

    有線電池監測系統的缺點

    從系統角度看,挑戰在于整合了太多的電池電芯,而所有電芯都務必處于持續監測狀態,從而優化電池的健康程度及性能并探查電池異常。

    傳統的電池管理系統(battery management systems,BMS)有一個節點,可與監視器實現連接。通常,標準的電動車電池擁有逾百個電芯。若為這類電池系統配置一款有限電池監測系統,這意味著需要再安裝數英尺的線纜。

    然而,令人遺憾的是,如今絕大多數的電池管理系統都是這么干的。這類電線會為電池系統增重,且占據底盤相當大的空間。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,線纜及所需的接頭通常是電氣系統發生故障的重要誘因,這意味著,擁有數百個節點的有線電池監測系統或更易發生電池故障。

    解決方案:采用無線電池管理系統

    為此,儀器儀表等部分制造商采用了無線電池管理系統這類解決方案。

    無線電池管理系統中,無線接口被用于從電池節點監控器向主機微控制單元傳輸數據。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。

    測試儀器汽車系統動力系統部總經理Karl-Heinz Steinmetz談到了無線電池管理系統的好處,其中就包括降低設計上的復雜性。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,我們正在采用單獨的一塊集成電路板?!?/p>

    然而,無線電池管理系統肯定也存在工程設計考量。為提高這類方案的效用,該方案勢必要做到高精度地實時監控,這意味著該方案需要在截取精確測量值的同時傳輸并接收無線數據,且須確保高輸出量和低錯誤率。然而,在汽車底盤這類又熱、噪聲又高的操作環境(工況)下,上述多項任務的實現難度較大。

    此外,該系統的耗電量必須低,因為電池耗電量大的話,肯定不是個可行的好方案。

    測試儀器旨在推出實時無線電池管理系統


    如今,儀器儀表引入了自主的無線電池管理系統,其中包括一款擁有專利權的無線協議,該協議似乎能應對許多網絡連接層面上的技術挑戰。這款新方案集成了兩塊芯片——CC266C2R-Q1無線微控制單元和BQ79616-Q1電池監控器與均衡器。

    儀器儀表宣稱,該方案的精度可達到±2 mV,網絡分組錯誤率(network packet error rate)不到10-7,網絡的可用性達到了99.999%。此外,在最佳網絡狀態下,其傳輸速率高達1.2Mbps。極高的網絡可用性與高網絡吞吐量保障了數據的可用性——這意味著可靠的實時電池監測。

    測試儀器2.4 GHz業務線(Business Line)經理Ram Vedantham還解釋了測試儀器是如何實現上述成果的:“由于汽車底盤發揮了法拉第籠(faraday cage)的作用,所有的接口都是已知的,且涵蓋在系統內。為此,我們的協議經過了縝密的設計,融合了分時分多路復用(time-division multiplexing)和跳頻(frequency hopping),我們竭力全力實現降噪?!?/p>

    讓車輛更智能

    該系統似乎非??春秒妱榆嚨募夹g進步。盡管目前尚未提供首款可用的無線電池管理系統,但測試儀器的方案規格極有可能成為有線電池監測系統的替代方案。值得注意的是,這款方案率先實現了ASIL-D合規性,前者是最嚴苛的安全要求。


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