Un sistema BMS inalámbrico sin limitaciones de cables

"El desarrollo de vehículos eléctricos ha entrado en la vía rápida. Según estadísticas del Ministerio de Comercio, el volumen de transacciones de vehículos de nueva energía en los primeros tres trimestres de este año fue de 2.157 millones, con una tasa de penetración de mercado del 12.4%. El desarrollo de vehículos eléctricos inteligentes también ha marcado el comienzo de nuevos cambios para el sistema BMS. El sistema BMS del automóvil es el puente de comunicación entre el automóvil y la batería, que puede recopilar, analizar y almacenar datos en tiempo real sobre la temperatura. voltaje y corriente del paquete de baterías, e intercambiar los datos recopilados y analizados con equipos externos. , Para evitar la sobrecarga de la batería, la descarga excesiva, la temperatura alta y otros problemas, para garantizar el rendimiento de la batería hasta cierto punto y extender la vida útil de la batería.

"

Autor: Li Cheng

El desarrollo de vehículos eléctricos ha entrado en la vía rápida. Según estadísticas del Ministerio de Comercio, el volumen de transacciones de vehículos de nueva energía en los primeros tres trimestres de este año fue de 2.157 millones, con una tasa de penetración de mercado del 12.4%. El desarrollo de vehículos eléctricos inteligentes también ha marcado el comienzo de nuevos cambios para el sistema BMS. El sistema BMS del automóvil es el puente de comunicación entre el automóvil y la batería, que puede recopilar, analizar y almacenar datos en tiempo real sobre la temperatura. voltaje y corriente del paquete de baterías, e intercambiar los datos recopilados y analizados con equipos externos. , Para evitar la sobrecarga de la batería, la descarga excesiva, la temperatura alta y otros problemas, para garantizar el rendimiento de la batería hasta cierto punto y extender la vida útil de la batería.

Fuente de la imagen: ADI

Las ventajas y desventajas de los sistemas BMS inalámbricos

En la actualidad, los sistemas BMS de automóviles se pueden dividir en sistemas BMS cableados y sistemas BMS inalámbricos según los métodos de comunicación. El sistema BMS cableado utiliza bus CAN o bus iosSPI como forma de conexión en cadena para conectar el paquete de baterías, el chip de control esclavo y el chip de control maestro para realizar el monitoreo y la transmisión de datos; El sistema BMS inalámbrico conecta los paquetes de baterías en forma de red inalámbrica. El chip de control esclavo está conectado con el chip de control principal, y el monitoreo del estado y la transmisión de datos del paquete de baterías se completan a través de la comunicación inalámbrica.

Flexibilidad. El sistema BMS inalámbrico utiliza la red inalámbrica como método de conexión para deshacerse de los grilletes del cable, lo que permite que el paquete de baterías se organice y coloque de manera flexible, y de acuerdo con las necesidades reales, el equipo para la detección del estado de la batería en tiempo real puede ser agregado o eliminado a voluntad.

Estabilidad. El BMS cableado se comunica a través de una conexión por cable. Cuando los cables se utilizan en interiores de automóviles a altas temperaturas durante mucho tiempo, generalmente se presenta el problema del envejecimiento de la línea. Una vez que ocurre un problema, numerosos cables traerán detección y reparación. Mayor dificultad. El BMS inalámbrico no tiene que preocuparse por el envejecimiento del cable de comunicación, y la velocidad de transmisión de datos y el retraso pueden garantizarse mejor, lo que mejora la capacidad de percibir el estado del paquete de baterías.

Bajo costo. La diferencia más esencial entre un BMS inalámbrico y un sistema BMS cableado es que reduce el tendido de cables de comunicación, y se reducirá el consumo de cables y conectores de comunicación, lo que reduce el costo de fabricación de vehículos y BMS hasta cierto punto. El espacio que ocupa el sistema.

Insuficiencia, debido a que el BMS inalámbrico utiliza comunicación inalámbrica, que es diferente de la comunicación de circuito cerrado interno del BMS con cable, si el factor de seguridad de la comunicación inalámbrica no es alto, puede haber situaciones en las que la información de datos transmitida sea interceptada.

Aunque el número de vehículos eléctricos aumenta día a día, los consumidores todavía tienen preocupaciones sobre la seguridad y la autonomía de los vehículos eléctricos. Para disipar las preocupaciones de los consumidores, TI y ADI han introducido sucesivamente soluciones BMS inalámbricas.

Solución de sistema BMS inalámbrico de TI

Con el fin de mejorar la resistencia de los vehículos eléctricos, TI lanzó una solución BMS inalámbrica a principios de este año. La solución utiliza una MCU inalámbrica CC2662R-Q1 y un monitor de batería BQ79616-Q1 para detectar la potencia, temperatura, corriente y voltaje de la batería. Y comunique los datos con el chip de control principal a través de la transmisión inalámbrica. El lanzamiento del programa reduce el tendido de líneas de comunicación y mejora la confiabilidad y eficiencia de los vehículos eléctricos. Es el primer BMS inalámbrico que pasa la verificación ASIL-D.

Fuente de la imagen: TI

SimpleLinkCC2662R-Q1 es una MCU inalámbrica utilizada en sistemas BMS automotrices. La MCU utiliza Cortex-M4F basado en la arquitectura ARM con una frecuencia principal de -48MHz. CC2662R-Q1 integra 352 KB de Flash programable, 256 KB de ROM y 8 KB de SRAM. CC2662R-Q1 admite métodos de comunicación inalámbrica como 2.4 GHz WiFi, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Sub-1 GHz y es compatible con el protocolo BMS inalámbrico patentado de TI, lo que permite una conexión en red rápida. CC2662R-Q1 tiene las características de bajo consumo de energía. La corriente en el estado de recepción es de 6.9 ​​mA, la corriente de trabajo es de 7.3 mA y 9.6 mA cuando la intensidad de la señal transmitida es de 0 dBm y 5 dBm, y la corriente de espera es de 0.94 μA cuando está en el estado de espera.

Según la pantalla oficial de TI, la transmisión de datos a través del protocolo de comunicación inalámbrica patentado de TI tiene las características de bajo retardo, alta tasa de transmisión (rendimiento de datos de 1.2 Mbps), alta estabilidad, tasa de pérdida de paquetes de datos extremadamente baja y PER (
BQ79616-Q1 es un chip de monitoreo de batería automotriz de 16 canales, utilizado principalmente en BMS de alto voltaje, monitoreo en tiempo real de baterías de alto voltaje. El chip puede completar un ciclo de detección de datos de batería en 128 μs. El BQ79616-Q1 integra un digital a analógico convertidor y un filtro de paso bajo para facilitar el monitoreo del voltaje de CC filtrado, mejorar la precisión del monitoreo de voltaje y facilitar que la MCU juzgue el estado de carga de la batería. Al mismo tiempo, el BQ79616-Q1 también tiene las funciones de monitoreo de temperatura de la batería y balance interno automático de la batería. Si se detectan datos anormales de la batería en un punto, el trabajo de carga y descarga de la batería se detendrá inmediatamente para evitar una temperatura excesiva de la batería y otros peligros de incendio.

BQ79616-Q1 utiliza una cadena de margarita de dos vías con doble aislamiento con aislamiento capacitivo y aislamiento de transformador para conectar las baterías. En términos de interfaz, el chip tiene 8 puertos GPIO y una interfaz UART dedicada. La batería térmica del externo circuito se puede medir a través del puerto GPIO y se puede comunicar con el controlador principal a través de la interfaz UART. El BQ79616-Q1 tiene una función de activación inversa automática. En condiciones normales de trabajo, la MCU ingresa automáticamente al modo de suspensión. Cuando se detectan datos anormales, el BQ79616-Q1 activará la MCU en la dirección inversa. Esta función es principalmente para monitorear el estado de la batería incluso cuando el automóvil está parado y reducir el consumo de energía del sistema.

TI utiliza un MCU inalámbrico CC2662R-Q1 para conectarse con varios monitores de batería BQ79616-Q1 para realizar un sistema BMS inalámbrico.

Solución de sistema BMS inalámbrico ADI

ADI lanzó anteriormente una solución de sistema BMS inalámbrico para vehículos eléctricos, que combina SmartMesh con el monitor de batería LTC6811 para realizar el monitoreo del estado de la batería y la transmisión inalámbrica de datos. Esta solución mejora la confiabilidad de un vehículo eléctrico y reduce la complejidad del cableado.

Fuente de topología BMS inalámbrica SmartMesh + LTC6811: ADI

En la solución BMS inalámbrica de ADI, no hay una indicación clara del modelo específico de la MCU inalámbrica SmartMesh. El monitor de batería utiliza el LTC6811.

El LTC6811-1 es un monitor de batería que puede realizar una detección de voltaje de alta precisión en hasta 12 grupos de baterías en serie, con un error de medición de menos de 1.2 mV, y solo se necesitan 290 μs para completar la detección de batería de 12 celdas. LTC6811-1 puede conectar varias baterías en serie, por lo que el chip puede completar el monitoreo del estado de la batería en tiempo real en cadenas de baterías de alto voltaje. El chip también tiene una interfaz isoSPI, que puede realizar una comunicación remota de alta velocidad con el dispositivo. El LTC6811 puede conectar 12 grupos de baterías a través de una cadena tipo margarita para realizar la función de comunicación multicanal, monitorear el estado de la batería y realizar operaciones de suspensión e inicio de acuerdo con el estado actual de la batería. El chip utiliza una fuente de alimentación aislada.

ADI dijo que a través de este esquema de combinación, se puede ahorrar más del 90% de los cables y se puede reducir más del 10% del volumen de la batería, lo que proporciona una buena flexibilidad para el diseño y el desmontaje de la batería, y la vida útil de la batería y los datos de la batería. la precisión no se verá afectada.