——隨著(zhù)下一代電池管理系統(BMS)實(shí)現無(wú)線(xiàn)化，電動(dòng)汽車(chē)內部錯綜復雜的通信布線(xiàn)將減少，從而有助于延長(cháng)行駛里程并提高可靠性。

 

借助我們針對電動(dòng)汽車(chē)(EV)無(wú)線(xiàn)電池管理系統開(kāi)發(fā)的全新解決方案，客戶(hù)可以設計出更輕、每次充電后行駛里程更遠且滿(mǎn)足高水平安全標準的電動(dòng)汽車(chē)，從而提高可靠性。除了舒適的內飾和精美的儀表板，制造商還會(huì )在電動(dòng)汽車(chē)的機箱安裝盡可能多的電池。更多的電池意味著(zhù)更大的充電容量，從而使汽車(chē)具有更遠的行駛里程，這也是消費者的一項重要需求。

 

但是，每塊電池必須連接監測器。監測器向控制器報告關(guān)鍵信息，進(jìn)而更大限度改善電池的健康狀態(tài)和性能。由于典型的電動(dòng)汽車(chē)串聯(lián)了近100節電池，其中幾英尺/米和幾磅/公斤的重型銅線(xiàn)會(huì )形成迷宮般龐大的電池管理布線(xiàn)，占用了許多寶貴的空間。上述所有導線(xiàn)的重量會(huì )縮短行駛里程、降低可靠性并增加成本。

 

 

我們全新的無(wú)線(xiàn)電池管理系統包括專(zhuān)有的無(wú)線(xiàn)連接協(xié)議和一組電子芯片，并率先支持系統級功能安全合規性，不需要繁重、昂貴且需要頻繁維護的布線(xiàn)，給電動(dòng)汽車(chē)的設計帶來(lái)了新的機遇。

 

“這就像在一塊空白的畫(huà)布上進(jìn)行設計，”TI專(zhuān)攻連接解決方案的汽車(chē)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)工程師Daniel Torres說(shuō)，“當你不必擔心導線(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就可以找到充分利用空間的新方法，甚至可以搭配使用不同尺寸和類(lèi)型的電池。”

 

BMS：幕后的關(guān)鍵組件

電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主可能對他們汽車(chē)的電池管理系統了解不多，但實(shí)際上，電池管理系統是至關(guān)重要的組件，負責監測所有電池的電壓、電流和溫度。

 

“最重要的是，BMS可以更大限度提高電動(dòng)汽車(chē)的性能、可靠性和使用壽命，”TI汽車(chē)電池產(chǎn)品的產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Ankush Gupta提到，“通過(guò)精心管理電池的充電和其他工作特性，可以在需要時(shí)充分利用每塊電池中的電量，同時(shí)確保電池不會(huì )提前出現電量不足或受到損壞。而且，消除通信導線(xiàn)會(huì )使車(chē)輛更輕，我們也有更大的空間、自由度和靈活性來(lái)設計具有先進(jìn)電池功能的電動(dòng)汽車(chē)。”

Ankush和Daniel說(shuō)，這一成果可以直接幫助減輕“里程焦慮”，即對電量耗盡的恐懼，正是這樣的焦慮和恐懼使得許多消費者對于節能、無(wú)排放的電動(dòng)汽車(chē)望而卻步。

 

無(wú)線(xiàn)BMS的強大功能

無(wú)線(xiàn)化解決方案還能解決電動(dòng)汽車(chē)獨有的缺陷：密集的布線(xiàn)和用于固定線(xiàn)纜以及線(xiàn)束可能導致的故障。 

 

“線(xiàn)束和連接器是易受振動(dòng)、潮濕和其他問(wèn)題影響的機械部件，”TI動(dòng)力總成系統工程師Mark Ng解釋說(shuō)，“它們比電池本身更有可能需要維修。” 

 

使用無(wú)線(xiàn)BMS可避免這一缺陷，從而節省了電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)昂貴的維修費用，并使維修電池變得更簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟。 而且無(wú)線(xiàn)化的優(yōu)勢不僅僅局限于汽車(chē)的電池使用時(shí)間。 老化的電動(dòng)汽車(chē)電池在汽車(chē)中完成使命后，還可以回收、重新部署到數據中心的電池備用裝置，或作為能量存儲裝置連接太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電設施，其無(wú)線(xiàn)功能可在這些應用中提供輕松監測。 

 

“從工廠(chǎng)車(chē)間到倉庫，到車(chē)輛，再到拆卸后作為能量存儲裝置，人們在電池的整個(gè)生命周期中都需要監測電池。”Daniel說(shuō)，“不必在每種新場(chǎng)景下都用電線(xiàn)將電池連接起來(lái)，只需將電池放在架子上就可以無(wú)線(xiàn)讀取數據了。” 

 

工程挑戰

用于實(shí)現這一目標的無(wú)線(xiàn)BMS解決方案設計需要高度協(xié)作，需要將電池管理、連接性和汽車(chē)系統方面擁有專(zhuān)業(yè)知識的TI工程師集中在一起進(jìn)行攻關(guān)。各種要求令人望而生畏，TI負責2.4GHz連接領(lǐng)域的業(yè)務(wù)線(xiàn)經(jīng)理Ram Vedantham表示。“許多需求相互矛盾，”他說(shuō)，“在整個(gè)設計過(guò)程中，我們花了很多時(shí)間進(jìn)行頭腦風(fēng)暴和白板展示，而且時(shí)間緊迫。”

 

例如，該解決方案需要具有高吞吐量，以便在惡劣、嘈雜的環(huán)境中于幾毫秒內從近100塊電池中收集數據，實(shí)現2毫伏的精度，并且錯誤率為千萬(wàn)分之一。此外，芯片需要以較低的功耗運行，以免在停放汽車(chē)中監測熱量管理情況時(shí)耗盡電池。

 

為了解決這些設計難題，連接解決方案團隊開(kāi)發(fā)了一種可靠的專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議，以便在要求2.4GHz無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)可用性的環(huán)境中進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò )必須隨時(shí)可用，以便駕駛員在啟動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)后，系統可以實(shí)時(shí)監測和管理電池并進(jìn)行通信。

 

“我們的設計思路是每次通過(guò)按一下按鈕啟動(dòng)汽車(chē)后，網(wǎng)絡(luò )能連接所有必要的元件。”Ram說(shuō)，“這里體現了我們全新的專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議的可靠性和性能。我們的團隊努力開(kāi)發(fā)無(wú)縫融合無(wú)線(xiàn)技術(shù)先進(jìn)功能的創(chuàng )新型解決方案，確保協(xié)議可以提供出色的性能、功耗和功能，從而滿(mǎn)足系統要求。” 

 

團隊必須突破無(wú)線(xiàn)連接的極限，以便在不降低可靠性的情況下提高電池的性能水平，Ankush說(shuō)。 

 

在功能安全方面具有先進(jìn)優(yōu)勢

作為對團隊工作成果的驗證，我們的解決方案經(jīng)過(guò)了知名功能安全評估機構TÜV-SÜD的評估，并評為先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)BMS概念。此解決方案經(jīng)驗證符合系統級功能安全合規性（可達ASIL D等級），此標準在道路安全方面具有很高的完整性要求，是電動(dòng)汽車(chē)制造商的一項重要考慮因素。經(jīng)評估和認證，這一概念也符合工業(yè)應用中的SIL3標準。 

 

“我們的客戶(hù)關(guān)心他們的系統是不是安全可靠，”Mark說(shuō)，“我們的系統級概念經(jīng)過(guò)知名功能安全評估機構的獨立評估，符合功能安全合規性（可達ASIL D等級）。” 

 

易于實(shí)施

無(wú)線(xiàn)電池管理系統不需要太多的布線(xiàn)或重新配置，因此更易于實(shí)施。 

 

“可以快速在全新和現有的汽車(chē)型號中添加無(wú)線(xiàn)BMS，我們的客戶(hù)立即就能節省空間，”Ram說(shuō)。因此，汽車(chē)制造商正計劃在未來(lái)幾年內將無(wú)線(xiàn)BMS解決方案整合到他們量產(chǎn)的汽車(chē)中，并以更快的速度在他們下一代的汽車(chē)中采用這項新技術(shù)。

 

 

對于消費者來(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)BMS可能意味著(zhù)更低的電動(dòng)汽車(chē)成本以及更好的續航能力和可靠性，讓他們的車(chē)輛更環(huán)保。“通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)為這種用途開(kāi)發(fā)的全新無(wú)線(xiàn)連接協(xié)議，我們的無(wú)線(xiàn)BMS解決方案在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域具有真正出色的性能和安全性，”Ram說(shuō)，“這意味著(zhù)汽車(chē)制造商能夠比以往更快地讓這項技術(shù)造福于消費者。”  Daniel補充說(shuō)：“目前，購買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)可能對大多數人來(lái)說(shuō)成本過(guò)高，或者他們擔心電力消耗問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)BMS使能夠我們更進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的廣泛運用。”

 

我們熱衷于讓世界更美好

幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)電池管理系統(BMS)，實(shí)現重量更輕、續航更遠的電動(dòng)汽車(chē)，展現了TI創(chuàng )新者對公司使命愿景——通過(guò)半導體技術(shù)降低電子產(chǎn)品成本，讓世界變得更美好——的踐行。每一代創(chuàng )新都建立在上一代創(chuàng )新的基礎之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更高效、更可靠、更實(shí)惠，從而開(kāi)拓了新市場(chǎng)并實(shí)現半導體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應用。在TI，我們將其視為工程的進(jìn)步。這正是我們數十年來(lái)乃至現在一直在做的事。