"Sự phát triển của xe điện đã đi vào làn đường nhanh chóng. Theo thống kê của Bộ Thương mại, lượng giao dịch xe năng lượng mới trong ba quý đầu năm nay là 2.157 triệu chiếc, với tỷ lệ thâm nhập thị trường là 12.4%. Sự phát triển của xe điện thông minh cũng đã mở ra những thay đổi mới cho hệ thống BMS. Hệ thống BMS ô tô là cầu nối giao tiếp giữa ô tô và bộ pin, có thể thu thập, phân tích và lưu trữ dữ liệu thời gian thực về nhiệt độ, Vôn và dòng điện của bộ pin, đồng thời trao đổi dữ liệu đã thu thập và phân tích với thiết bị bên ngoài. , Để tránh pin sạc quá nhiều, xả quá mức, nhiệt độ cao và các vấn đề khác, để đảm bảo hiệu suất của pin ở một mức độ nhất định và kéo dài tuổi thọ của pin.
"
Tác giả: Li Cheng
Sự phát triển của xe điện đã đi vào làn đường nhanh chóng. Theo thống kê của Bộ Thương mại, lượng giao dịch xe năng lượng mới trong ba quý đầu năm nay là 2.157 triệu chiếc, với tỷ lệ thâm nhập thị trường là 12.4%. Sự phát triển của xe điện thông minh cũng đã mở ra những thay đổi mới cho hệ thống BMS. Hệ thống BMS ô tô là cầu nối giao tiếp giữa ô tô và bộ pin, có thể thu thập, phân tích và lưu trữ dữ liệu thời gian thực về nhiệt độ, Vôn và dòng điện của bộ pin, đồng thời trao đổi dữ liệu đã thu thập và phân tích với thiết bị bên ngoài. , Để tránh pin sạc quá nhiều, xả quá mức, nhiệt độ cao và các vấn đề khác, để đảm bảo hiệu suất của pin ở một mức độ nhất định và kéo dài tuổi thọ của pin.
Nguồn ảnh: ADI
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống BMS không dây
Hiện tại, hệ thống BMS trên ô tô có thể được chia thành hệ thống BMS có dây và hệ thống BMS không dây theo các phương thức truyền thông. Hệ thống BMS có dây sử dụng bus CAN hoặc bus iosSPI dưới dạng chuỗi daisy để kết nối bộ pin, chip điều khiển phụ và chip điều khiển chủ để thực hiện giám sát và truyền dữ liệu; hệ thống BMS không dây kết nối các bộ pin dưới dạng mạng không dây, Chip điều khiển phụ được kết nối với chip điều khiển chính, và việc giám sát trạng thái và truyền dữ liệu của bộ pin được hoàn thành thông qua giao tiếp không dây.
Uyển chuyển. Hệ thống BMS không dây sử dụng mạng không dây làm phương thức kết nối để thoát khỏi gông cùm của dây cáp, cho phép sắp xếp và đặt bộ pin một cách linh hoạt và theo nhu cầu thực tế, thiết bị phát hiện trạng thái pin theo thời gian thực có thể được thêm vào hoặc xóa tùy ý.
Sự ổn định. BMS có dây giao tiếp thông qua kết nối cáp. Khi cáp được sử dụng trong nội thất ô tô ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài, vấn đề lão hóa đường dây thường xảy ra. Một khi sự cố xảy ra, nhiều dây cáp sẽ được phát hiện và sửa chữa. Khó khăn lớn hơn. BMS không dây không phải lo lắng về sự lão hóa của cáp truyền thông, tốc độ truyền dữ liệu và độ trễ có thể được đảm bảo tốt hơn, giúp cải thiện khả năng nhận biết trạng thái của bộ pin.
Giá thấp. Sự khác biệt cơ bản nhất giữa hệ thống BMS không dây và hệ thống BMS có dây là nó giảm việc đặt cáp truyền thông, và mức tiêu thụ cáp truyền thông và đầu nối sẽ giảm, giúp giảm chi phí sản xuất phương tiện và BMS ở một mức độ nhất định. Không gian bị chiếm dụng bởi hệ thống.
Không hiệu quả, vì BMS không dây sử dụng giao tiếp không dây, khác với giao tiếp vòng kín nội bộ BMS có dây, nếu hệ số an toàn của giao tiếp không dây không cao, có thể xảy ra các tình huống thông tin dữ liệu truyền đi bị chặn.
Mặc dù số lượng xe điện đang tăng lên từng ngày, nhưng người tiêu dùng vẫn còn lo ngại về mức độ an toàn và phạm vi hoạt động của xe điện. Để xóa tan những lo lắng của người tiêu dùng, TI và ADI đã liên tiếp giới thiệu giải pháp BMS không dây.
Giải pháp hệ thống BMS không dây TI
Để cải thiện độ bền của xe điện, TI đã phát hành giải pháp BMS không dây vào đầu năm nay. Giải pháp sử dụng MCU không dây CC2662R-Q1 và màn hình pin BQ79616-Q1 để phát hiện nguồn pin, nhiệt độ, dòng điện và điện áp. Và giao tiếp dữ liệu với chip điều khiển chính thông qua đường truyền không dây. Việc phát hành chương trình làm giảm việc đặt các đường dây liên lạc và cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của xe điện. Đây là BMS không dây đầu tiên vượt qua xác minh ASIL-D.
Nguồn ảnh: TI
SimpleLinkCC2662R-Q1 là MCU không dây được sử dụng trong hệ thống BMS ô tô. MCU sử dụng Cortex-M4F dựa trên kiến trúc ARM với tần số chính là -48 MHz. CC2662R-Q1 tích hợp 352KB Flash có thể lập trình, 256KB ROM và 8KB SRAM. CC2662R-Q1 hỗ trợ các phương thức giao tiếp không dây như 2.4 GHz WiFi, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Sub-1 GHz và tương thích với giao thức BMS không dây độc quyền của TI, cho phép kết nối mạng nhanh chóng. CC2662R-Q1 có đặc tính tiêu thụ điện năng thấp. Dòng điện ở trạng thái nhận là 6.9 mA, dòng điện làm việc là 7.3 mA và 9.6 mA khi cường độ tín hiệu truyền là 0 dBm và 5 dBm, và dòng điện chờ là 0.94 μA khi ở trạng thái chờ.
Theo màn hình chính thức của TI, việc truyền dữ liệu thông qua giao thức truyền thông không dây độc quyền của TI có đặc điểm là độ trễ thấp, tốc độ truyền cao (thông lượng dữ liệu 1.2Mbps), độ ổn định cao, tỷ lệ mất gói dữ liệu cực thấp và PER (
BQ79616-Q1 là chip giám sát ắc quy ô tô 16 kênh, được sử dụng chủ yếu trong BMS cao áp, giám sát thời gian thực của ắc quy cao áp. Con chip này có thể hoàn thành chu kỳ phát hiện dữ liệu pin trong vòng 128μs. BQ79616-Q1 tích hợp kỹ thuật số sang tương tự chuyển đổi và một bộ lọc thông thấp để tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi điện áp DC đã lọc, cải thiện độ chính xác của việc giám sát điện áp và tạo điều kiện cho MCU phán đoán trạng thái sạc pin. Đồng thời, BQ79616-Q1 còn có các chức năng theo dõi nhiệt độ của pin và tự động cân bằng bên trong pin. Nếu dữ liệu pin bất thường được phát hiện tại một thời điểm, công việc sạc và xả pin sẽ bị dừng ngay lập tức để tránh nhiệt độ pin quá cao và các nguy cơ cháy nổ khác.
BQ79616-Q1 sử dụng chuỗi cúc kép cách ly hai chiều với cách ly điện dung và cách ly biến áp để kết nối pin. Về giao diện, chip có 8 cổng GPIO và giao diện UART chuyên dụng. Pin nhiệt của bên ngoài mạch có thể được đo thông qua cổng GPIO và nó có thể giao tiếp với bộ điều khiển chính thông qua giao diện UART. BQ79616-Q1 có chức năng đánh thức ngược tự động. Trong điều kiện làm việc bình thường, MCU sẽ tự động chuyển sang chế độ nghỉ. Khi một dữ liệu bất thường được phát hiện, BQ79616-Q1 sẽ đánh thức MCU theo hướng ngược lại. Chức năng này chủ yếu để theo dõi tình trạng pin ngay cả khi xe đang dừng, và giảm tiêu thụ điện năng của hệ thống.
TI sử dụng MCU không dây CC2662R-Q1 để kết nối với nhiều màn hình pin BQ79616-Q1 để tạo ra hệ thống BMS không dây.
Giải pháp hệ thống BMS không dây ADI
ADI đã đưa ra giải pháp hệ thống BMS không dây cho xe điện trước đó, kết hợp SmartMesh với màn hình pin LTC6811 để theo dõi trạng thái pin và truyền dữ liệu không dây. Giải pháp này cải thiện độ tin cậy của xe điện và giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện.
Nguồn cấu trúc liên kết BMS không dây SmartMesh + LTC6811: ADI
Trong giải pháp BMS không dây của ADI, không có chỉ dẫn rõ ràng về kiểu máy cụ thể của MCU không dây SmartMesh. Màn hình pin sử dụng LTC6811.
LTC6811-1 là màn hình pin có thể thực hiện phát hiện điện áp chính xác cao trên tối đa 12 nhóm pin mắc nối tiếp, với sai số đo nhỏ hơn 1.2mV và chỉ mất 290μs để hoàn thành phát hiện pin 12 cell. LTC6811-1 có thể kết nối nhiều pin nối tiếp, do đó chip có thể hoàn thành việc giám sát trạng thái pin theo thời gian thực trong các chuỗi pin điện áp cao. Con chip này cũng có giao diện isoSPI, có thể thực hiện giao tiếp từ xa tốc độ cao với thiết bị. LTC6811 có thể kết nối 12 nhóm pin thông qua một chuỗi liên kết để thực hiện chức năng giao tiếp đa kênh, theo dõi trạng thái pin và thực hiện các hoạt động tạm ngừng và bắt đầu theo tình trạng hiện tại của pin. Con chip sử dụng một nguồn cung cấp năng lượng cách ly.
ADI cho biết thông qua sơ đồ kết hợp này có thể tiết kiệm được hơn 90% số lượng dây cáp và giảm được hơn 10% dung lượng pin, điều này mang lại sự linh hoạt tốt cho việc bố trí và tháo lắp pin cũng như thời lượng pin và dữ liệu về pin. độ chính xác sẽ không bị ảnh hưởng.
Tác giả: Li Cheng
Sự phát triển của xe điện đã đi vào làn đường nhanh chóng. Theo thống kê từ Bộ Thương mại, lượng giao dịch xe năng lượng mới trong ba quý đầu năm nay là 2.157 triệu chiếc, với tỷ lệ thâm nhập thị trường là 12.4%. Sự phát triển của xe điện thông minh cũng đã mở ra những thay đổi mới cho hệ thống BMS. Hệ thống BMS trên ô tô là cầu nối giao tiếp giữa ô tô và bộ pin, có thể thu thập, phân tích và lưu trữ dữ liệu thời gian thực về nhiệt độ, điện áp và dòng điện của bộ pin, đồng thời trao đổi dữ liệu đã thu thập và phân tích với thiết bị bên ngoài. , Để tránh pin sạc quá nhiều, xả quá mức, nhiệt độ cao và các vấn đề khác, để đảm bảo hiệu suất của pin ở một mức độ nhất định và kéo dài tuổi thọ của pin.
Nguồn ảnh: ADI
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống BMS không dây
Hiện tại, hệ thống BMS trên ô tô có thể được chia thành hệ thống BMS có dây và hệ thống BMS không dây theo các phương thức truyền thông. Hệ thống BMS có dây sử dụng bus CAN hoặc bus iosSPI dưới dạng chuỗi daisy để kết nối bộ pin, chip điều khiển phụ và chip điều khiển chủ để thực hiện giám sát và truyền dữ liệu; hệ thống BMS không dây kết nối các bộ pin dưới dạng mạng không dây, Chip điều khiển phụ được kết nối với chip điều khiển chính, và việc giám sát trạng thái và truyền dữ liệu của bộ pin được hoàn thành thông qua giao tiếp không dây.
Uyển chuyển. Hệ thống BMS không dây sử dụng mạng không dây làm phương thức kết nối để thoát khỏi gông cùm của dây cáp, cho phép sắp xếp và đặt bộ pin một cách linh hoạt và theo nhu cầu thực tế, thiết bị phát hiện trạng thái pin theo thời gian thực có thể thêm hoặc xóa tùy ý.
Sự ổn định. BMS có dây giao tiếp thông qua kết nối cáp. Khi cáp được sử dụng trong nội thất ô tô ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài, vấn đề lão hóa đường dây thường xảy ra. Một khi sự cố xảy ra, nhiều dây cáp sẽ được phát hiện và sửa chữa. Khó khăn lớn hơn. BMS không dây không phải lo lắng về sự lão hóa của cáp truyền thông, tốc độ truyền dữ liệu và độ trễ có thể được đảm bảo tốt hơn, giúp cải thiện khả năng nhận biết trạng thái của bộ pin.
Giá thấp. Sự khác biệt cơ bản nhất giữa hệ thống BMS không dây và hệ thống BMS có dây là nó giảm việc đặt cáp truyền thông, và mức tiêu thụ cáp truyền thông và đầu nối sẽ giảm, giúp giảm chi phí sản xuất phương tiện và BMS ở một mức độ nhất định. Không gian bị chiếm dụng bởi hệ thống.
Không hiệu quả, vì BMS không dây sử dụng giao tiếp không dây, khác với giao tiếp vòng kín nội bộ BMS có dây, nếu hệ số an toàn của giao tiếp không dây không cao, có thể xảy ra các tình huống thông tin dữ liệu truyền đi bị chặn.
Mặc dù số lượng xe điện đang tăng lên từng ngày, nhưng người tiêu dùng vẫn còn lo ngại về mức độ an toàn và phạm vi hoạt động của xe điện. Để xóa tan những lo lắng của người tiêu dùng, TI và ADI đã liên tiếp giới thiệu giải pháp BMS không dây.
Giải pháp hệ thống BMS không dây TI
Để cải thiện độ bền của xe điện, TI đã phát hành giải pháp BMS không dây vào đầu năm nay. Giải pháp sử dụng MCU không dây CC2662R-Q1 và màn hình pin BQ79616-Q1 để phát hiện nguồn pin, nhiệt độ, dòng điện và điện áp. Và giao tiếp dữ liệu với chip điều khiển chính thông qua đường truyền không dây. Việc phát hành chương trình làm giảm việc đặt các đường dây liên lạc và cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của xe điện. Đây là BMS không dây đầu tiên vượt qua xác minh ASIL-D.
Nguồn ảnh: TI
SimpleLinkCC2662R-Q1 là một MCU không dây được sử dụng trong hệ thống BMS ô tô. MCU sử dụng Cortex-M4F dựa trên kiến trúc ARM với tần số chính là -48MHz. CC2662R-Q1 tích hợp 352KB Flash có thể lập trình, 256KB ROM và 8KB SRAM. CC2662R-Q1 hỗ trợ các phương thức giao tiếp không dây như WiFi 2.4 GHz, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Sub-1 GHz và tương thích với giao thức BMS không dây độc quyền của TI, cho phép kết nối mạng nhanh chóng. CC2662R-Q1 có đặc điểm là tiêu thụ điện năng thấp. Dòng điện ở trạng thái nhận là 6.9 mA, dòng điện làm việc là 7.3 mA và 9.6 mA khi cường độ tín hiệu truyền đi là 0 dBm và 5 dBm, và dòng điện chờ là 0.94 μA khi ở trạng thái chờ.
Theo màn hình chính thức của TI, việc truyền dữ liệu thông qua giao thức truyền thông không dây độc quyền của TI có đặc điểm là độ trễ thấp, tốc độ truyền cao (thông lượng dữ liệu 1.2Mbps), độ ổn định cao, tỷ lệ mất gói dữ liệu cực thấp và PER (
BQ79616-Q1 là chip giám sát ắc quy ô tô 16 kênh, được sử dụng chủ yếu trong BMS cao áp, giám sát thời gian thực của ắc quy cao áp. Con chip này có thể hoàn thành chu kỳ phát hiện dữ liệu pin trong vòng 128μs. BQ79616-Q1 tích hợp bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự và bộ lọc thông thấp để tạo điều kiện theo dõi điện áp DC đã lọc, cải thiện độ chính xác của việc giám sát điện áp và tạo điều kiện cho MCU phán đoán trạng thái sạc pin. Đồng thời, BQ79616-Q1 còn có các chức năng theo dõi nhiệt độ của pin và tự động cân bằng bên trong pin. Nếu dữ liệu pin bất thường được phát hiện tại một thời điểm, công việc sạc và xả pin sẽ bị dừng ngay lập tức để tránh nhiệt độ pin quá cao và các nguy cơ cháy nổ khác.
BQ79616-Q1 sử dụng chuỗi cúc kép cách ly hai chiều với cách ly điện dung và cách ly biến áp để kết nối pin. Về giao diện, chip có 8 cổng GPIO và giao diện UART chuyên dụng. Pin nhiệt của mạch ngoài có thể được đo thông qua cổng GPIO và nó có thể giao tiếp với bộ điều khiển chính thông qua giao diện UART. BQ79616-Q1 có chức năng đánh thức ngược tự động. Trong điều kiện làm việc bình thường, MCU sẽ tự động chuyển sang chế độ nghỉ. Khi một dữ liệu bất thường được phát hiện, BQ79616-Q1 sẽ đánh thức MCU theo hướng ngược lại. Chức năng này chủ yếu để theo dõi tình trạng pin ngay cả khi xe đang dừng, và giảm tiêu thụ điện năng của hệ thống.
TI sử dụng MCU không dây CC2662R-Q1 để kết nối với nhiều màn hình pin BQ79616-Q1 để tạo ra hệ thống BMS không dây.
Giải pháp hệ thống BMS không dây ADI
ADI đã đưa ra giải pháp hệ thống BMS không dây cho xe điện trước đó, kết hợp SmartMesh với màn hình pin LTC6811 để theo dõi trạng thái pin và truyền dữ liệu không dây. Giải pháp này cải thiện độ tin cậy của xe điện và giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện.
Nguồn cấu trúc liên kết BMS không dây SmartMesh + LTC6811: ADI
Trong giải pháp BMS không dây của ADI, không có chỉ dẫn rõ ràng về kiểu máy cụ thể của MCU không dây SmartMesh. Màn hình pin sử dụng LTC6811.
LTC6811-1 là màn hình pin có thể thực hiện phát hiện điện áp chính xác cao trên tối đa 12 nhóm pin mắc nối tiếp, với sai số đo nhỏ hơn 1.2mV và chỉ mất 290μs để hoàn thành phát hiện pin 12 cell. LTC6811-1 có thể kết nối nhiều pin nối tiếp, do đó chip có thể hoàn thành việc giám sát trạng thái pin theo thời gian thực trong các chuỗi pin điện áp cao. Con chip này cũng có giao diện isoSPI, có thể thực hiện giao tiếp từ xa tốc độ cao với thiết bị. LTC6811 có thể kết nối 12 nhóm pin thông qua một chuỗi liên kết để thực hiện chức năng giao tiếp đa kênh, theo dõi trạng thái pin và thực hiện các hoạt động tạm ngừng và bắt đầu theo tình trạng hiện tại của pin. Con chip sử dụng một nguồn cung cấp năng lượng cách ly.
ADI cho biết thông qua sơ đồ kết hợp này, có thể tiết kiệm được hơn 90% số lượng dây cáp và giảm được hơn 10% dung lượng của pin, điều này mang lại sự linh hoạt tốt cho việc bố trí và tháo rời pin cũng như tuổi thọ của pin. và dữ liệu pin Độ chính xác của phép đo sẽ không bị ảnh hưởng.
Các liên kết: EL512256-H2-FRB HV056WX2-100