ระบบ BMS ไร้สายปราศจากข้อจำกัดของสายเคเบิล

"การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าได้เข้าสู่ช่องทางที่รวดเร็ว ตามสถิติของกระทรวงพาณิชย์ ปริมาณธุรกรรมของรถยนต์พลังงานใหม่ในช่วงสามไตรมาสแรกของปีนี้อยู่ที่ 2.157 ล้าน โดยมีอัตราการเจาะตลาด 12.4% การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าอัจฉริยะได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใหม่ๆ สำหรับระบบ BMS ระบบ BMS ของรถยนต์เป็นสะพานสื่อสารระหว่างรถยนต์กับชุดแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถรวบรวม วิเคราะห์ และจัดเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และกระแสของก้อนแบตเตอรี่ และแลกเปลี่ยนข้อมูลที่รวบรวมและวิเคราะห์กับอุปกรณ์ภายนอก เพื่อหลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี, การคายประจุมากเกินไป, อุณหภูมิสูงและปัญหาอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในระดับหนึ่งและยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

"

ผู้เขียน: หลี่เฉิง

การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าได้เข้าสู่ช่องทางที่รวดเร็ว ตามสถิติของกระทรวงพาณิชย์ ปริมาณธุรกรรมของรถยนต์พลังงานใหม่ในช่วงสามไตรมาสแรกของปีนี้อยู่ที่ 2.157 ล้าน โดยมีอัตราการเจาะตลาด 12.4% การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าอัจฉริยะได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใหม่ๆ สำหรับระบบ BMS ระบบ BMS ของรถยนต์เป็นสะพานสื่อสารระหว่างรถยนต์กับชุดแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถรวบรวม วิเคราะห์ และจัดเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และกระแสของก้อนแบตเตอรี่ และแลกเปลี่ยนข้อมูลที่รวบรวมและวิเคราะห์กับอุปกรณ์ภายนอก เพื่อหลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี, การคายประจุมากเกินไป, อุณหภูมิสูงและปัญหาอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในระดับหนึ่งและยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

ที่มาของภาพ: ADI

ข้อดีและข้อเสียของระบบ BMS ไร้สาย

ปัจจุบันระบบ BMS ของรถยนต์สามารถแบ่งออกเป็นระบบ BMS แบบมีสายและระบบ BMS ไร้สายตามวิธีการสื่อสาร ระบบ BMS แบบมีสายใช้ CAN บัสหรือบัส iosSPI เป็นรูปแบบเดซี่เชนเพื่อเชื่อมต่อชุดแบตเตอรี่ ชิปควบคุมสเลฟ และชิปควบคุมหลักเพื่อให้สามารถตรวจสอบและส่งข้อมูลได้ ระบบ BMS ไร้สายเชื่อมต่อก้อนแบตเตอรี่ในรูปแบบของเครือข่ายไร้สาย ชิปควบคุมรองเชื่อมต่อกับชิปควบคุมหลัก และการตรวจสอบสถานะและการส่งข้อมูลของก้อนแบตเตอรี่จะเสร็จสิ้นผ่านการสื่อสารไร้สาย

ความยืดหยุ่น ระบบ BMS ไร้สายใช้เครือข่ายไร้สายเป็นวิธีการเชื่อมต่อเพื่อขจัดกุญแจมือของสายเคเบิล ซึ่งช่วยให้สามารถจัดเรียงและวางก้อนแบตเตอรี่ได้อย่างยืดหยุ่น และตามความต้องการที่แท้จริง อุปกรณ์สำหรับการตรวจจับสถานะแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์สามารถ จะเพิ่มหรือลบได้ตามต้องการ

ความเสถียร BMS แบบมีสายสื่อสารผ่านการเชื่อมต่อสายเคเบิล เมื่อใช้สายเคเบิลในการตกแต่งภายในรถยนต์ที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน ปัญหาการเสื่อมสภาพของเส้นมักจะเกิดขึ้น เมื่อเกิดปัญหาขึ้น สายเคเบิลจำนวนมากจะตรวจจับและซ่อมแซมได้ ความยากลำบากมากขึ้น BMS ไร้สายไม่ต้องกังวลกับอายุของสายสื่อสาร อัตราการส่งข้อมูลและความล่าช้าสามารถรับประกันได้ดีกว่า ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการรับรู้สถานะของก้อนแบตเตอรี่

ราคาถูก. ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง BMS แบบไร้สายและระบบ BMS แบบมีสายคือช่วยลดการวางสายสื่อสาร และการใช้สายสื่อสารและตัวเชื่อมต่อจะลดลง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตรถยนต์และ BMS ได้ในระดับหนึ่ง พื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยระบบ

ความไม่เพียงพอ เนื่องจาก BMS ไร้สายใช้การสื่อสารแบบไร้สาย ซึ่งแตกต่างจากการสื่อสารแบบวงปิดภายในแบบมีสายของ BMS หากปัจจัยด้านความปลอดภัยของการสื่อสารไร้สายไม่สูง อาจมีสถานการณ์ที่ข้อมูลที่ส่งถูกดักจับ

แม้ว่าจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นทุกวัน แต่ผู้บริโภคยังคงมีความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยและระยะการเดินทางของรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อขจัดข้อกังวลของผู้บริโภค TI และ ADI ได้เปิดตัวโซลูชัน BMS ไร้สายอย่างต่อเนื่อง

โซลูชันระบบ BMS ไร้สาย TI

เพื่อปรับปรุงความทนทานของรถยนต์ไฟฟ้า TI ได้เปิดตัวโซลูชัน BMS ไร้สายเมื่อต้นปีนี้ โซลูชันนี้ใช้ MCU ไร้สาย CC2662R-Q1 และจอภาพแบตเตอรี่ BQ79616-Q1 เพื่อตรวจจับพลังงานแบตเตอรี่ อุณหภูมิ กระแสไฟ และแรงดันไฟฟ้า และสื่อสารข้อมูลกับชิปควบคุมหลักผ่านการส่งสัญญาณไร้สาย การเปิดตัวโปรแกรมช่วยลดการวางสายการสื่อสารและปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของยานพาหนะไฟฟ้า เป็น BMS ไร้สายเครื่องแรกที่ผ่านการตรวจสอบ ASIL-D

ที่มาของภาพ: TI

SimpleLinkCC2662R-Q1 เป็น MCU ไร้สายที่ใช้ในระบบ BMS ของยานยนต์ MCU ใช้ Cortex-M4F ตามสถาปัตยกรรม ARM ที่มีความถี่หลัก -48MHz CC2662R-Q1 รวม Flash ที่ตั้งโปรแกรมได้ 352KB, ROM 256KB และ SRAM 8KB CC2662R-Q1 รองรับวิธีการสื่อสารไร้สาย เช่น 2.4 GHz อินเตอร์เน็ตไร้สาย, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Sub-1 GHz และเข้ากันได้กับโปรโตคอล BMS ไร้สายที่เป็นเอกสิทธิ์ของ TI ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายได้อย่างรวดเร็ว CC2662R-Q1 มีลักษณะของการใช้พลังงานต่ำ กระแสไฟฟ้าในสถานะรับคือ 6.9 mA กระแสไฟฟ้าทำงานคือ 7.3 mA และ 9.6 mA เมื่อความแรงของสัญญาณที่ส่งคือ 0 dBm และ 5 dBm และกระแสไฟสแตนด์บายคือ 0.94 μA เมื่ออยู่ในสถานะสแตนด์บาย

ตามการแสดงผลอย่างเป็นทางการของ TI การส่งข้อมูลผ่านโปรโตคอลการสื่อสารไร้สายที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ TI มีลักษณะของความล่าช้าต่ำ อัตราการส่งข้อมูลสูง (อัตราการส่งข้อมูล 1.2Mbps) ความเสถียรสูง อัตราการสูญเสียแพ็กเก็ตข้อมูลที่ต่ำมาก และ PER (
BQ79616-Q1 เป็นชิปตรวจสอบแบตเตอรี่รถยนต์ 16 ช่อง ส่วนใหญ่ใช้ใน BMS ไฟฟ้าแรงสูง การตรวจสอบแบตเตอรี่แรงสูงแบบเรียลไทม์ ชิปนี้สามารถตรวจจับข้อมูลแบตเตอรี่ได้ภายใน 128μs BQ79616-Q1 รวมดิจิตอลเป็นแอนะล็อก Converter และตัวกรองความถี่ต่ำผ่านเพื่ออำนวยความสะดวกในการตรวจสอบแรงดัน DC ที่ถูกกรอง ปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า และอำนวยความสะดวกให้ MCU ตัดสินสถานะการชาร์จแบตเตอรี่ ในเวลาเดียวกัน BQ79616-Q1 ยังมีฟังก์ชั่นการตรวจสอบอุณหภูมิแบตเตอรี่และความสมดุลภายในอัตโนมัติของแบตเตอรี่ หากตรวจพบข้อมูลแบตเตอรี่ผิดปกติ ณ จุดหนึ่ง การชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่จะหยุดทันที เพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอันตรายจากไฟไหม้อื่นๆ

BQ79616-Q1 ใช้สายโซ่เดซี่แบบสองทางแยกสองทางที่มีการแยกตัวเก็บประจุและการแยกหม้อแปลงเพื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่ ในแง่ของอินเทอร์เฟซ ชิปมี 8 พอร์ต GPIO และอินเทอร์เฟซ UART เฉพาะ แบตเตอรี่ความร้อนของภายนอก วงจรไฟฟ้า สามารถวัดผ่านพอร์ต GPIO และสามารถสื่อสารกับตัวควบคุมหลักผ่านอินเทอร์เฟซ UART BQ79616-Q1 มีฟังก์ชันปลุกย้อนกลับอัตโนมัติ ภายใต้สภาพการทำงานปกติ MCU จะเข้าสู่โหมดสลีปโดยอัตโนมัติ เมื่อตรวจพบข้อมูลที่ผิดปกติ BQ79616-Q1 จะปลุก MCU ในทิศทางย้อนกลับ ฟังก์ชันนี้ใช้ตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่เป็นหลักแม้ว่ารถจะหยุด และลดการใช้พลังงานของระบบ

TI ใช้ MCU ไร้สาย CC2662R-Q1 เพื่อเชื่อมต่อกับจอภาพแบตเตอรี่ BQ79616-Q1 หลายตัวเพื่อให้ระบบ BMS ไร้สายใช้งานได้

โซลูชันระบบ ADI ไร้สาย BMS

ADI ได้เปิดตัวโซลูชันระบบ BMS แบบไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าก่อนหน้านี้ ซึ่งรวม SmartMesh เข้ากับตัวตรวจสอบแบตเตอรี่ LTC6811 เพื่อให้ทราบถึงการตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่และการส่งข้อมูลแบบไร้สาย โซลูชันนี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของรถยนต์ไฟฟ้าและลดความซับซ้อนของการเดินสาย

แหล่งที่มาของโทโพโลยี BMS ไร้สาย SmartMesh+LTC6811: ADI

ในโซลูชัน BMS ไร้สายของ ADI ไม่มีการระบุรุ่นที่เฉพาะเจาะจงของ MCU ไร้สาย SmartMesh อย่างชัดเจน จอภาพแบตเตอรี่ใช้ LTC6811

LTC6811-1 เป็นจอภาพแพ็คแบตเตอรี่ที่สามารถตรวจจับแรงดันไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสูงบนแบตเตอรี่สูงสุด 12 กลุ่มในซีรีส์ โดยมีข้อผิดพลาดในการวัดน้อยกว่า 1.2mV และใช้เวลาเพียง 290μs ในการตรวจจับแบตเตอรี่ 12 เซลล์จนเสร็จสมบูรณ์ LTC6811-1 สามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่หลายก้อนเป็นอนุกรม ดังนั้นชิปจึงสามารถตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ในสายแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงได้ ชิปยังมีอินเทอร์เฟซ isoSPI ซึ่งสามารถรับรู้การสื่อสารระยะไกลความเร็วสูงกับอุปกรณ์ได้ LTC6811 สามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่ 12 กลุ่มผ่านสายโซ่เดซี่เพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันของการสื่อสารหลายช่องสัญญาณ ตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่ และดำเนินการระงับและเริ่มการทำงานตามสถานะปัจจุบันของแบตเตอรี่ ชิปใช้แหล่งจ่ายไฟแยก

ADI กล่าวว่าด้วยรูปแบบการผสมผสานนี้ สามารถประหยัดสายเคเบิลได้มากกว่า 90% และลดระดับเสียงแบตเตอรี่ได้มากกว่า 10% ซึ่งให้ความยืดหยุ่นที่ดีสำหรับการจัดวางและการถอดแบตเตอรี่ รวมถึงอายุการใช้งานแบตเตอรี่และข้อมูลแบตเตอรี่ การวัด ความถูกต้องจะไม่ได้รับผลกระทบ