"لقد دخل تطوير السيارات الكهربائية في المسار السريع. وبحسب إحصائيات وزارة التجارة ، بلغ حجم صفقات مركبات الطاقة الجديدة في الأرباع الثلاثة الأولى من العام الجاري 2.157 مليون ، بمعدل اختراق للسوق بلغ 12.4٪. أدى تطوير السيارات الكهربائية الذكية أيضًا إلى إحداث تغييرات جديدة في نظام BMS. نظام BMS للسيارات هو جسر الاتصال بين السيارة وحزمة البطارية ، والتي يمكنها جمع وتحليل وتخزين البيانات في الوقت الحقيقي على درجة الحرارة ، الجهد االكهربى وتحديث حزمة البطارية ، وتبادل البيانات التي تم جمعها وتحليلها مع أجهزة خارجية. ، لتجنب الشحن الزائد للبطارية ، والإفراط في الشحن ، وارتفاع درجة الحرارة وغيرها من المشاكل ، لضمان أداء البطارية إلى حد معين ، وإطالة عمر البطارية.
"
المؤلف: لي تشنغ
لقد دخل تطوير السيارات الكهربائية في المسار السريع. وبحسب إحصائيات وزارة التجارة ، بلغ حجم صفقات مركبات الطاقة الجديدة في الأرباع الثلاثة الأولى من العام الجاري 2.157 مليون ، بمعدل اختراق للسوق بلغ 12.4٪. أدى تطوير السيارات الكهربائية الذكية أيضًا إلى إحداث تغييرات جديدة في نظام BMS. نظام BMS للسيارات هو جسر الاتصال بين السيارة وحزمة البطارية ، والتي يمكنها جمع وتحليل وتخزين البيانات في الوقت الحقيقي على درجة الحرارة ، الجهد االكهربى وتحديث حزمة البطارية ، وتبادل البيانات التي تم جمعها وتحليلها مع أجهزة خارجية. ، لتجنب الشحن الزائد للبطارية ، والإفراط في الشحن ، وارتفاع درجة الحرارة وغيرها من المشاكل ، لضمان أداء البطارية إلى حد معين ، وإطالة عمر البطارية.
مصدر الصورة: ADI
مزايا وعيوب أنظمة BMS اللاسلكية
في الوقت الحاضر ، يمكن تقسيم أنظمة BMS للسيارات إلى أنظمة BMS سلكية وأنظمة BMS لاسلكية وفقًا لطرق الاتصال. يستخدم نظام BMS السلكي ناقل CAN أو ناقل iosSPI كشكل من أشكال سلسلة ديزي لتوصيل حزمة البطارية وشريحة التحكم التابعة وشريحة التحكم الرئيسية لتحقيق مراقبة البيانات ونقلها ؛ يربط نظام BMS اللاسلكي حزم البطاريات في شكل شبكة لاسلكية ، ويتم توصيل شريحة التحكم التابعة بشريحة التحكم الرئيسية ، ويتم إكمال مراقبة الحالة ونقل البيانات لحزمة البطارية من خلال الاتصال اللاسلكي.
المرونة. يستخدم نظام BMS اللاسلكي الشبكة اللاسلكية كطريقة اتصال للتخلص من أغلال الكبل ، مما يسمح بترتيب حزمة البطارية ووضعها بمرونة ، ووفقًا للاحتياجات الفعلية ، يمكن لمعدات الكشف عن حالة البطارية في الوقت الفعلي يمكن إضافتها أو حذفها في الإرادة.
استقرار. يتواصل BMS السلكي من خلال توصيل الكبل. عند استخدام الكابلات في الأجزاء الداخلية للسيارة ذات درجة الحرارة العالية لفترة طويلة ، تحدث عادةً مشكلة تقادم الخطوط. بمجرد حدوث مشكلة ، ستؤدي العديد من الكابلات إلى الكشف والإصلاح. صعوبة أكبر. لا داعي للقلق بشأن تقادم كبل الاتصال اللاسلكي BMS ، ويمكن ضمان معدل نقل البيانات والتأخير بشكل أفضل ، مما يحسن القدرة على إدراك حالة حزمة البطارية.
منخفض الكلفة. يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين نظام BMS اللاسلكي ونظام BMS السلكي في أنه يقلل من وضع كبلات الاتصال ، وسيتم تقليل استهلاك كبلات الاتصال والموصلات ، مما يقلل من تكلفة تصنيع المركبات و BMS إلى حد معين. المساحة التي يشغلها النظام.
عدم كفاية ، نظرًا لأن BMS اللاسلكي يستخدم اتصالًا لاسلكيًا ، والذي يختلف عن الاتصال الداخلي ذي الحلقة المغلقة السلكي BMS ، إذا لم يكن عامل أمان الاتصال اللاسلكي مرتفعًا ، فقد تكون هناك مواقف يتم فيها اعتراض معلومات البيانات المرسلة.
على الرغم من أن عدد السيارات الكهربائية يتزايد يومًا بعد يوم ، إلا أن المستهلكين لا يزالون لديهم مخاوف بشأن السلامة ومجموعة الانطلاق في السيارات الكهربائية. من أجل تبديد مخاوف المستهلكين ، قدمت TI و ADI على التوالي حلول BMS اللاسلكية.
حل نظام TI wireless BMS
من أجل تحسين قدرة تحمل السيارات الكهربائية ، أصدرت TI حل BMS لاسلكيًا في بداية هذا العام. يستخدم الحل CC2662R-Q1 MCU اللاسلكي ومراقبة البطارية BQ79616-Q1 لاكتشاف طاقة البطارية ودرجة الحرارة والتيار والجهد. ، وتوصيل البيانات بشريحة التحكم الرئيسية من خلال الإرسال اللاسلكي. يقلل إصدار البرنامج من وضع خطوط الاتصال ويحسن موثوقية وكفاءة المركبات الكهربائية. إنه أول BMS لاسلكي يجتاز التحقق من ASIL-D.
مصدر الصورة: TI
SimpleLinkCC2662R-Q1 عبارة عن وحدة MCU لاسلكية تستخدم في أنظمة BMS للسيارات. تستخدم وحدة MCU Cortex-M4F استنادًا إلى بنية ARM بتردد رئيسي يبلغ -48 ميجا هرتز. يدمج CC2662R-Q1 352 كيلو بايت من الفلاش القابل للبرمجة، و256 كيلو بايت من ذاكرة القراءة فقط (ROM)، و8 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي (SRAM). يدعم CC2662R-Q1 طرق الاتصال اللاسلكي مثل 2.4 جيجا هرتز واي فاي، Bluetooth منخفض الطاقة، Zigbee، Sub-1 جيجا هرتز، ومتوافق مع بروتوكول BMS اللاسلكي الخاص بشركة TI، مما يتيح التواصل السريع. يتميز CC2662R-Q1 بخصائص استهلاك الطاقة المنخفض. التيار في حالة الاستقبال هو 6.9 مللي أمبير، وتيار العمل هو 7.3 مللي أمبير و9.6 مللي أمبير عندما تكون قوة الإشارة المرسلة 0 ديسيبل و5 ديسيبل، وتيار الاستعداد هو 0.94 ميكرو أمبير عندما تكون في حالة الاستعداد.
وفقًا للشاشة الرسمية لـ TI ، يتميز نقل البيانات من خلال بروتوكول الاتصال اللاسلكي الخاص بـ TI بخصائص التأخير المنخفض ، ومعدل الإرسال العالي (سرعة نقل البيانات 1.2 ميجابت في الثانية) ، والاستقرار العالي ، ومعدل فقدان حزم البيانات المنخفض للغاية ، و PER (
BQ79616-Q1 عبارة عن شريحة مراقبة لبطاريات السيارات ذات 16 قناة ، تستخدم بشكل رئيسي في BMS ذات الجهد العالي ، والمراقبة في الوقت الحقيقي للبطاريات عالية الجهد. يمكن للرقاقة أن تكمل دورة الكشف عن بيانات البطارية في غضون 128 ميكرو ثانية. يدمج الطراز BQ79616-Q1 من رقمي إلى تناظري محول ومرشح تمرير منخفض لتسهيل مراقبة جهد التيار المستمر المفلتر ، وتحسين دقة مراقبة الجهد ، وتسهيل MCU للحكم على حالة شحن البطارية. في الوقت نفسه ، يتميز BQ79616-Q1 أيضًا بوظائف مراقبة درجة حرارة البطارية والتوازن الداخلي التلقائي للبطارية. إذا تم الكشف عن بيانات غير طبيعية للبطارية في وقت ما ، فسيتم إيقاف شحن البطارية وتفريغها على الفور لتجنب درجة حرارة البطارية الزائدة ومخاطر الحريق الأخرى.
يستخدم BQ79616-Q1 سلسلة أقحوان ثنائية الاتجاه معزولة مزدوجة مع عزل سعوي وعزل محول لتوصيل البطاريات. من حيث الواجهة ، تحتوي الشريحة على 8 منافذ GPIO وواجهة UART مخصصة. البطارية الحرارية الخارجية الدارة الكهربائية يمكن قياسه من خلال منفذ GPIO ، ويمكنه التواصل مع وحدة التحكم الرئيسية من خلال واجهة UART. يتميز BQ79616-Q1 بوظيفة التنبيه العكسي التلقائي. في ظل ظروف العمل العادية ، تدخل وحدة MCU تلقائيًا في وضع السكون. عندما يتم الكشف عن بيانات غير طبيعية ، فإن BQ79616-Q1 سوف تستيقظ MCU في الاتجاه العكسي. تهدف هذه الوظيفة بشكل أساسي إلى مراقبة حالة البطارية حتى عند إيقاف السيارة وتقليل استهلاك طاقة النظام.
يستخدم TI وحدة MCU لاسلكية CC2662R-Q1 للاتصال بشاشات متعددة للبطارية BQ79616-Q1 لتحقيق نظام BMS لاسلكي.
حل نظام ADI wireless BMS
أطلقت ADI حل نظام BMS اللاسلكي للمركبة الكهربائية في وقت سابق ، والذي يجمع بين SmartMesh وشاشة البطارية LTC6811 لتحقيق مراقبة حالة البطارية ونقل البيانات لاسلكيًا. يعمل هذا الحل على تحسين موثوقية السيارة الكهربائية وتقليل تعقيد الأسلاك.
SmartMesh + LTC6811 مصدر طوبولوجيا BMS اللاسلكية: ADI
في حل BMS اللاسلكي من ADI ، لا يوجد مؤشر واضح على طراز معين من SmartMesh Wireless MCU. تستخدم شاشة البطارية LTC6811.
LTC6811-1 عبارة عن شاشة مراقبة لحزمة البطارية يمكنها إجراء اكتشاف عالي الدقة للجهد على ما يصل إلى 12 مجموعة من البطاريات المتسلسلة ، مع وجود خطأ في القياس أقل من 1.2 مللي فولت ، ولا يستغرق الأمر سوى 290 ميكرو ثانية لإكمال اكتشاف البطارية المكونة من 12 خلية. يمكن لـ LTC6811-1 توصيل بطاريات متعددة في سلسلة ، بحيث يمكن للرقاقة إكمال مراقبة حالة البطارية في الوقت الفعلي في سلاسل بطارية عالية الجهد. تحتوي الشريحة أيضًا على واجهة isoSPI ، والتي يمكنها تحقيق اتصال عن بعد عالي السرعة مع الجهاز. يمكن لـ LTC6811 توصيل 12 مجموعة من البطاريات من خلال سلسلة ديزي لتحقيق وظيفة الاتصال متعدد القنوات ومراقبة حالة البطارية وتنفيذ عمليات التعليق والبدء وفقًا للحالة الحالية للبطارية. تستخدم الرقاقة مصدر طاقة معزول.
قالت ADI أنه من خلال نظام الدمج هذا ، يمكن حفظ أكثر من 90٪ من الكابلات ، ويمكن تقليل أكثر من 10٪ من حجم البطارية ، مما يوفر مرونة جيدة لتخطيط البطارية وتفكيكها ، وعمر البطارية وبيانات البطارية القياس. لن تتأثر الدقة.
المؤلف: لي تشنغ
لقد دخل تطوير السيارات الكهربائية في المسار السريع. وبحسب إحصائيات وزارة التجارة ، بلغ حجم صفقات مركبات الطاقة الجديدة في الأرباع الثلاثة الأولى من العام الجاري 2.157 مليون ، بمعدل اختراق للسوق بلغ 12.4٪. أدى تطوير السيارات الكهربائية الذكية أيضًا إلى إحداث تغييرات جديدة في نظام BMS. نظام BMS للسيارات هو جسر الاتصال بين السيارة وحزمة البطارية ، والذي يمكنه جمع وتحليل وتخزين البيانات في الوقت الفعلي حول درجة الحرارة والجهد والتيار لحزمة البطارية ، وتبادل البيانات المجمعة والمحللة مع المعدات الخارجية. ، لتجنب الشحن الزائد للبطارية ، والإفراط في الشحن ، وارتفاع درجة الحرارة وغيرها من المشاكل ، لضمان أداء البطارية إلى حد معين ، وإطالة عمر البطارية.
مصدر الصورة: ADI
مزايا وعيوب أنظمة BMS اللاسلكية
في الوقت الحاضر ، يمكن تقسيم أنظمة BMS للسيارات إلى أنظمة BMS سلكية وأنظمة BMS لاسلكية وفقًا لطرق الاتصال. يستخدم نظام BMS السلكي ناقل CAN أو ناقل iosSPI كشكل من أشكال سلسلة ديزي لتوصيل حزمة البطارية وشريحة التحكم التابعة وشريحة التحكم الرئيسية لتحقيق مراقبة البيانات ونقلها ؛ يربط نظام BMS اللاسلكي حزم البطاريات في شكل شبكة لاسلكية ، ويتم توصيل شريحة التحكم التابعة بشريحة التحكم الرئيسية ، ويتم إكمال مراقبة الحالة ونقل البيانات لحزمة البطارية من خلال الاتصال اللاسلكي.
المرونة. يستخدم نظام BMS اللاسلكي الشبكة اللاسلكية كطريقة اتصال للتخلص من أغلال الكابلات ، مما يسمح بترتيب حزمة البطارية ووضعها بمرونة ، ووفقًا للاحتياجات الفعلية ، يمكن أن تكون المعدات الخاصة بالكشف عن حالة البطارية في الوقت الفعلي إضافة أو حذف في الإرادة.
استقرار. يتواصل BMS السلكي من خلال توصيل الكبل. عند استخدام الكابلات في الأجزاء الداخلية للسيارة ذات درجة الحرارة العالية لفترة طويلة ، تحدث عادةً مشكلة تقادم الخطوط. بمجرد حدوث مشكلة ، ستؤدي العديد من الكابلات إلى الكشف والإصلاح. صعوبة أكبر. لا داعي للقلق بشأن تقادم كبل الاتصال اللاسلكي BMS ، ويمكن ضمان معدل نقل البيانات والتأخير بشكل أفضل ، مما يحسن القدرة على إدراك حالة حزمة البطارية.
منخفض الكلفة. يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين نظام BMS اللاسلكي ونظام BMS السلكي في أنه يقلل من وضع كبلات الاتصال ، وسيتم تقليل استهلاك كبلات الاتصال والموصلات ، مما يقلل من تكلفة تصنيع المركبات و BMS إلى حد معين. المساحة التي يشغلها النظام.
عدم كفاية ، نظرًا لأن BMS اللاسلكي يستخدم اتصالًا لاسلكيًا ، والذي يختلف عن الاتصال الداخلي ذي الحلقة المغلقة السلكي BMS ، إذا لم يكن عامل أمان الاتصال اللاسلكي مرتفعًا ، فقد تكون هناك مواقف يتم فيها اعتراض معلومات البيانات المرسلة.
على الرغم من أن عدد السيارات الكهربائية يتزايد يومًا بعد يوم ، إلا أن المستهلكين لا يزالون لديهم مخاوف بشأن السلامة ومجموعة الانطلاق في السيارات الكهربائية. من أجل تبديد مخاوف المستهلكين ، قدمت TI و ADI على التوالي حلول BMS اللاسلكية.
حل نظام TI wireless BMS
من أجل تحسين قدرة تحمل السيارات الكهربائية ، أصدرت TI حل BMS لاسلكيًا في بداية هذا العام. يستخدم الحل CC2662R-Q1 MCU اللاسلكي ومراقبة البطارية BQ79616-Q1 لاكتشاف طاقة البطارية ودرجة الحرارة والتيار والجهد. ، وتوصيل البيانات بشريحة التحكم الرئيسية من خلال الإرسال اللاسلكي. يقلل إصدار البرنامج من وضع خطوط الاتصال ويحسن موثوقية وكفاءة المركبات الكهربائية. إنه أول BMS لاسلكي يجتاز التحقق من ASIL-D.
مصدر الصورة: TI
SimpleLinkCC2662R-Q1 هو MCU لاسلكي يستخدم في أنظمة BMS للسيارات. تستخدم MCU Cortex-M4F بناءً على بنية ARM بتردد رئيسي يبلغ -48 ميجاهرتز. CC2662R-Q1 يدمج 352 كيلو بايت من فلاش قابل للبرمجة ، 256 كيلو بايت من ذاكرة القراءة فقط ، و 8 كيلو بايت من SRAM. يدعم CC2662R-Q1 طرق الاتصال اللاسلكي مثل 2.4 جيجا هرتز WiFi و Bluetooth Low Energy و Zigbee و Sub-1 GHz ، وهو متوافق مع بروتوكول BMS اللاسلكي الخاص بشركة TI ، مما يتيح الربط السريع. يتميز CC2662R-Q1 بخصائص استهلاك الطاقة المنخفض. يبلغ التيار في حالة الاستقبال 6.9 مللي أمبير ، ويبلغ تيار العمل 7.3 مللي أمبير و 9.6 مللي أمبير عندما تكون قوة الإشارة المرسلة 0 ديسيبل مللي أمبير و 5 ديسيبل مللي أمبير ، ويكون تيار الاستعداد 0.94 مللي أمبير في حالة الاستعداد.
وفقًا للشاشة الرسمية لـ TI ، يتميز نقل البيانات من خلال بروتوكول الاتصال اللاسلكي الخاص بـ TI بخصائص التأخير المنخفض ، ومعدل الإرسال العالي (سرعة نقل البيانات 1.2 ميجابت في الثانية) ، والاستقرار العالي ، ومعدل فقدان حزم البيانات المنخفض للغاية ، و PER (
BQ79616-Q1 عبارة عن شريحة مراقبة لبطاريات السيارات ذات 16 قناة ، تستخدم بشكل رئيسي في BMS ذات الجهد العالي ، والمراقبة في الوقت الحقيقي للبطاريات عالية الجهد. يمكن للرقاقة أن تكمل دورة الكشف عن بيانات البطارية في غضون 128 ميكرو ثانية. يدمج BQ79616-Q1 محولًا من رقمي إلى تناظري ومرشح تمرير منخفض لتسهيل مراقبة جهد التيار المستمر المفلتر ، وتحسين دقة مراقبة الجهد ، وتسهيل MCU للحكم على حالة شحن البطارية. في الوقت نفسه ، يتميز BQ79616-Q1 أيضًا بوظائف مراقبة درجة حرارة البطارية والتوازن الداخلي التلقائي للبطارية. إذا تم الكشف عن بيانات غير طبيعية للبطارية في وقت ما ، فسيتم إيقاف شحن البطارية وتفريغها على الفور لتجنب درجة حرارة البطارية الزائدة ومخاطر الحريق الأخرى.
يستخدم BQ79616-Q1 سلسلة أقحوان ثنائية الاتجاه معزولة مزدوجة مع عزل سعوي وعزل محول لتوصيل البطاريات. من حيث الواجهة ، تحتوي الشريحة على 8 منافذ GPIO وواجهة UART مخصصة. يمكن قياس البطارية الحرارية للدائرة الخارجية من خلال منفذ GPIO ، ويمكنها التواصل مع وحدة التحكم الرئيسية من خلال واجهة UART. يتميز BQ79616-Q1 بوظيفة التنبيه العكسي التلقائي. في ظل ظروف العمل العادية ، تدخل وحدة MCU تلقائيًا في وضع السكون. عندما يتم الكشف عن بيانات غير طبيعية ، فإن BQ79616-Q1 سوف تستيقظ MCU في الاتجاه العكسي. تهدف هذه الوظيفة بشكل أساسي إلى مراقبة حالة البطارية حتى عند إيقاف السيارة وتقليل استهلاك طاقة النظام.
يستخدم TI وحدة MCU لاسلكية CC2662R-Q1 للاتصال بشاشات متعددة للبطارية BQ79616-Q1 لتحقيق نظام BMS لاسلكي.
حل نظام ADI wireless BMS
أطلقت ADI حل نظام BMS اللاسلكي للمركبة الكهربائية في وقت سابق ، والذي يجمع بين SmartMesh وشاشة البطارية LTC6811 لتحقيق مراقبة حالة البطارية ونقل البيانات لاسلكيًا. يعمل هذا الحل على تحسين موثوقية السيارة الكهربائية وتقليل تعقيد الأسلاك.
SmartMesh + LTC6811 مصدر طوبولوجيا BMS اللاسلكية: ADI
في حل BMS اللاسلكي من ADI ، لا يوجد مؤشر واضح على طراز معين من SmartMesh Wireless MCU. تستخدم شاشة البطارية LTC6811.
LTC6811-1 عبارة عن شاشة مراقبة لحزمة البطارية يمكنها إجراء اكتشاف عالي الدقة للجهد على ما يصل إلى 12 مجموعة من البطاريات المتسلسلة ، مع وجود خطأ في القياس أقل من 1.2 مللي فولت ، ولا يستغرق الأمر سوى 290 ميكرو ثانية لإكمال اكتشاف البطارية المكونة من 12 خلية. يمكن لـ LTC6811-1 توصيل بطاريات متعددة في سلسلة ، بحيث يمكن للرقاقة إكمال مراقبة حالة البطارية في الوقت الفعلي في سلاسل بطارية عالية الجهد. تحتوي الشريحة أيضًا على واجهة isoSPI ، والتي يمكنها تحقيق اتصال عن بعد عالي السرعة مع الجهاز. يمكن لـ LTC6811 توصيل 12 مجموعة من البطاريات من خلال سلسلة ديزي لتحقيق وظيفة الاتصال متعدد القنوات ومراقبة حالة البطارية وتنفيذ عمليات التعليق والبدء وفقًا للحالة الحالية للبطارية. تستخدم الرقاقة مصدر طاقة معزول.
قالت ADI إنه من خلال نظام الدمج هذا ، يمكن حفظ أكثر من 90٪ من الكابلات ، ويمكن تقليل أكثر من 10٪ من حجم البطارية ، مما يوفر مرونة جيدة لتخطيط وتفكيك البطارية ، وعمر البطارية وبيانات البطارية لن تتأثر دقة القياس.
الروابط: EL512256-H2-FRB HV056WX2-100