據Marklines統計,2020年全球電動汽車的總銷量為289.24萬輛,同比上升了45%。在電動車快速普及的今天,電池壽命和安全問題仍然是困擾消費者和生產廠商的一個難題。如何對電池進行有效的管理,成為了行業廠商技術攻堅的突破口。

 

電池管理系統(BMS)作為連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶,通過實時采集、處理、存儲電池組運行過程中的重要信息,與外部設備交換信息,解決電池系統中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關鍵問題。在此趨勢背景下,與非網推出BMS專題,邀請德州儀器(TI)就相關問題進行了探討。德州儀器(TI)中國區汽車業務部技術支持團隊經理郭津針對筆者的問題和困惑進行了詳細的解答和分享。

 

德州儀器(TI)中國區汽車業務部技術支持團隊經理郭津

 

與非網:網上?吹诫妱悠嚻鸹、爆炸等問題,是否說明BMS還存在很大的優化空間?主要是哪些環節或部件存在問題?應該怎么改進和提升?

 

郭津:合理的功能安全設計可以幫助電池系統在出現問題之前就提供故障檢測并提前發出警告,以避免電池系統出現更嚴重的故障。

 

與非網:隨著BMS的發展,無線BMS開始出現。目前市場應用中,無線BMS實際應用情況如何?

 

郭津:

  • 電池管理系統 (BMS) 是電動汽車的重要組成部分,其效率、壽命和性能表現都是###關重要的因素。為了更好地發揮其優勢,電池組中的每個電芯都可以通過隔離CAN總線、菊花鏈通信或其他通信方式來監控并報告其溫度、電壓和電流采樣數據。

 

  • 為電池提供通信線束連接以及在維修時對各電池進行隔離是非常困難的,并且需要花費更多成本。車輛發生碰撞時可能會引起線束斷裂,并進而導致需要更換整個電池包。這些現有BMS系統存在的問題正促使汽車制造商和BMS方案提供商們開始評估無線通信BMS解決方案。

 

  • 電池模組直接將電芯采樣信息傳送到BMS微控制器 (MCU) 的做法可以解決上述有線通信方式帶來的挑戰,然而,采用無線解決方案的前提是其性能需要與有線解決方案相媲美,其中一項關鍵指標是無線BMS網絡可用性。

 

與非網:BMS是否存在落地難題?

 

郭津:

  • BMS系統設計人員對有線通信過渡到無線通信的設計會有一個過程,為了幫助我們的客戶實現輕松過渡,TI提供了全面的無線BMS方案設計工具,包括 SimpleLink™ 2.4-GHz CC2662R-Q1 無線微控制器 (MCU) 評估模塊及軟件,包括安全手冊 (safety manual)、失效模式與影響分析 (FMEA)、診斷分析 (FMEDA) 和TÜV SÜD報告在內的功能安全設計指導。

 

  • 無線BMS 方案能夠更大程度地提高電動汽車的性能、可靠性和使用壽命。通過精細管理電池的充電和其他操作可以在需要時從每個電池中獲得更多電量,同時確保電池不會過早地電量耗散或受到損壞。

 

與非網:5G、AI、云計算、大數據等技術的興起和發展,給BMS帶來了哪些改變和助力?從市場需求和技術實現來看,BMS還呈現出哪些創新發展的趨勢?

 

郭津:

  • 安全的數據交換對無線BMS系統###關重要,通過TI專有的無線協議和CC2662R-Q1 MCU,我們的無線BMS解決方案使無線BMS系統能夠在更加復雜的電池環境中使用,并以>99.999%的網絡可用性實現安全的數據通信。由于數據通信的延遲時間越長,就越有可能給系統帶來潛在的安全威脅,所以這一點非常重要。

 

  • 汽車制造商還可以通過TI方案的安全工具減少潛在的威脅,例如密鑰交換及刷新功能、器件認證、調試安全、軟件IP保護、###加密標準 (AES) 128位加密加速和消息完整性查驗。

 

與非網:從市場需求和技術實現來看,BMS還呈現出哪些創新發展的趨勢?

 

郭津:TI無線 BMS 解決方案的主要優勢是滿足功能安全合規性并提升電動汽車系統性能。

  • 在功能安全方面,TI擁有業界###由 TÜV SÜD 獨立評估的可實現 ASIL-D 的功能安全概念,并致力于通過協議設計中的多種功能安全機制來幫助客戶實現BMS系統達到ASIL-D標準。

 

  • 在系統性能方面,TI的無線協議是為高性能電動汽車而設計的,因為實際路況中以及車內有無數的無線干擾和噪音源,我們的協議考慮了多種環境影響因素,在實現峰值性能及高可靠性的同時可以保持較強的信息安全性和完整性。

 

  • 用于電芯電壓采樣、溫度檢測和通信的BQ79616-Q1滿足ISO26262標準,且支持ASIL-D功能安全等級。

 

  • TI從整體方案設計之初就考慮到了功能安全和性能要求,從而使我們能夠為客戶提供完整且高性能的解決方案。

 

采訪###后,郭津補充道:“TI的模擬和嵌入式處理器在設計之初就考慮了成本和性能,目前我們正在不斷完善滿足AEC-Q100認證的模擬和嵌入式處理器的產品序列,這是基于TI數十年在汽車領域的專業知識積累,因此我們的客戶在進行方案設計時可以充滿信心。”