电动汽车电池管理中的有线与无线通信.docx

电动汽车电池管理中的有线与无线通信即TEXASINSTRUMENTSTay1.orVogt,App1.icationsEngineer,BatteryManagementSystems.TexasInstruments随着人们对电动汽车(EV)的需求持续高涨，制造商开始关注如何通过既安全又具有成本效益的方式来提高汽车性能。内容概览本白皮书论述了电动汽车(EV)中有域和无线电电管理系统的设计注意事项.0电动汽车中的分布式电池管理系统电动汽车中的分布式电池管理系统4高电压电动汽车电池包需要复杂的遢信系统来传确电芯电压.温度和日他诊断信场'评估有线与无线解决方案T1.的有线与无线巴JBMS悔议2高糖度电池监测8«可通过有t三无M式与主机通信.从而传珀电池包相关838.这里说明了分布式电池系统的若干设计注意事项以及利弊权衡.在有线或无线环境中使用T1.电池监测器电回动汽车中的分布式电池管理系统3 T1.的专有电池管理疾统(BMS)协议提供了可靠的高吞吐量、低延迟通信方法.适用于有线和无线BMS其中制造商尤为关注如何改进电池笆理系统这是因为该系统能实时监控电动汽车中每个电池电芯的性能.电动；早领微控制詈(MCU)可有效地监控每个电池电芯，从而璃保所有电池电芯正常运行,并实现负投共享均茹.本白皮书论述了有线和无线BMS解决方案的区别可由您选择适合电动汽车设计的出色方案.电动汽车中的分布式电池管理系统在电动汽车应用中.为了满足交流电机负装的严斗要求.内8Um池包电压不低于800V.这相当于在汽车底盘中串联堆W1.(X)个或更多的锂幽子电芯.制造商急需对压电池包应用更为先进的技术,从而以安全、及时和可克的方式报告电芯诊断信息.一种常见的设计方法是采用分布式电池包系统,它通过在不同的印刷电路板(PCB)上连接多个西府度电池监溯S,支持包含多节电芯的电池包.在有线BMS解决方案中，利用双线线电线以菊花链方式连接电池监测器，可传输从卷个电池电芯模块采集的数据.有线和无级BMS解决方案的区别在于后者使用无线通信接口.而不是菊花链电级图1展示了适用于4V至800V电动汽车的典型分布式电池包系统.图1.分根BMS示苑Cc100er2(e>1ZVBMW11XXXXXWff1.40ptt<u*:ri11wMmImNMdrewrwwkm*.tteryBattery89ttt118Q796xx)1BQ796xx-Q1BQ796xx>Q1XxsooooooooooocxCOMtUWTr11u=r咫呻<吗！CMUICOM1.COMMV1.COMHCMUS2.分线BMS示阚.在图1中,有一个子系统包含主机MCU,它通过控制器局域网总线与车播版单元连接.然后MCU处理器驱动连接到电5嵋块的电池监漏S件.用来检测电压和温度.所有高压电池包均需要快速与主机MCU通信,为了支持这一需求，可以添力比王意数量的电池监测器件，具体取决于电池监测器支持的通道数量.系统需要监控和通信的其他常见场景还有,透过高压继电器控制来确保在不使用车钢安全地断开高压，以及通过电流检测来讨算充电状态和了解电池包的运行状况.有线与无线BMS的注意事项本文亚点介绍了电池包与主矶MCU中连接的每个电池监测器件的通接口.两个示例都使用了BQ796xx系列监测器.典型的有线解决方案利用双级线电缆在电池模块之间以菊花城方式连接电池监测器.无线通信方i去使用CC2642R-Q1无线MCU来传输数纲.在BH2中.左测显示了有麒决方案的电池泊理或监测单元(BMU)板，其中包括主机MCU和BQ79600-Q1通信桥接器件,此BMU连接MCU和电芯监测单元(CMU)上的其他BQ796xx监溅S件,而CMU与实物电池电芯连接.这些CMU通过双线线菊花链电缆在每个电池监测器件的高低和1三互联.也可使用环形电缭.在电缆断开时向任一方向传输数据.有哪决方案需要在菊花链电缆的任一端添加隔离元件,用来确保在高坝声环境中可旅通信，并承受严格的汽车电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)限制.无线解决方案使用无战接口.通过无线收发器器件，将通用异步接收器，'发送器(UART)数据从电池监测器15输到主机MCU.图3使用ttffi1更简单的方式表示CMU,但添加了T无线接收器节点.表示CMU利用TW卜器件将电芯数据以无线方式传输回主机.这样可将图2中显示的两个CMU正常隔离.Wiretessce1.1.,Wketessce1.1.两种解决方案之间的生要区别在于有线解决方案中的双姣线电缆被苔换为卷解决方案中每个BMU上的CC2642R-Q1JSW.可能有人会发现，与使用电缆相比，添加颔外器件会提高复杂住和成本，但考虑到电5的成本和函1，以及还需要在双线线接口任TK放置高性能隔需元件来确保通信给OcKterKCO定.添力哦外器件是可以接受的.表1留述了有糊口无线电池管理解决方案的其他注意事项。T1.的有线与无线BMS协议如果深入研究两种解决方案使用的T1.协议，就会发现有线解决方案使用的是差分、双向和半双工接口,所以在高低和低则通信接口均有变送器（TX）和接收器（RX）.默认情况下可从低佻到高侧传送信息,这些TX和RX功铺由硬件根58器件的基站或堆栈检i11）自动进行控制数据在传输蜩个模块时会王新计时.BQ796xx器件的RX册卜与RS485类似.但增加了衰减高共模电压的设计机制，共模电压是由车辆环境中典型的哨杂情况导致的.每字节以2MHz（每脉冲250ns,或每对50OnS）传输.如图4所示,两个字节之间的传输时间取决于UART波特奉（正常运行状态下为IMbPS）,但字节传输时间始终相同.2X史训阿Im玩通三ttr三M5nifiitjaswmr三W占黑空*UJ1.JtttttMMttIFmf三FHAGJXi三5WtE»h三J三Mih*JtSt1.KQ州邓牟K有直史易BFn用电5/三行GRq祢ttw¾R2±ttsMmcnc*号;箕碇&罚步恰Jpm三11w三6三iM2dK±R.三MnKf4¾esKS8MW%r为ER元和WStFfia设计物克劣般3”MW收*1«3WX砒.财先至Mr中痹MS可时风设计不充.均安会»的军愧Upto8375sforat>teBy*费1.有线与无战BMS的注意事项.10Jsat1Mbps404)B3t29OKbps(Wcomndebugitenab1.e)卧.BQ796xx字苜级酒（S.OcWbe*2«0SB5.有蝇I1.s式电路示俄.有我接口可支持电容或电在严格的;吊车EMC.'EMI规格范围内实现稳健性.图5展示了使用电容器和扼流技的示例.您可以设计每个电池监测PCB之间的电路.而且可堆叠多达64个器件.为大同的车辆电池模块提供支持.为了满足一级供应商和原始设备制造商开发下Tt动汽车的要求T1.基于在2.4GHz瓶段中运行的低功耗BIuetoothS技术,煽制了专有无线BMS协议.表2列出了T1.无或BMS论议的功能.包括每个中央单元可支持多达32个节点的星型网络配置：能够提供高吞吐最、低延迟的数据传输：以及使用符合功能安全标准的协议.I功健目标安仝关附阳应时句:延迟;大嫡100tCI安仝，fiat*能介无线解件多达400字节连接可靠性99.9999%安全的阻消息可Ir展性多达32个无物S件败多是功能安全系统级asi1.q'asi1.c动隆主节点V1.mAI平均A1.J次节点GmA（平均*tKHW>95dB也成网绝任时间<600ms表2.X的无线BMS系检目标.个模块可与主机处理器独立通信.两种解决方案的规格都有助于汽车系统快速、安全.可靠t嘘供大量电池包相关蜥雌要对电动j铐匐玉电池包理供安全、可靠的彳氏成本解决方案，需要采用高标准的通信协议来承受高喙声环境，并使系统能够灵活改变电池包中的电芯模块配城.BQ7961x-Qi系列产品可支持系统根据需要采用有线或无线通信.利用以下其他资源，简化您的有线或无线BMS设计，“实现汽车电气化的电池管理功能安全注意事项“白皮书BQ7961xO1Sfg三两种协议的主要区别在于,菊花链双纹线接线在MCU和顶层监测器之间传输信号：而在无疑星型网络配置中.每!要芦电：本文所提及究州便器（T>及H子公SJ的产品¥陶另均依鹉T1.标&砥包条款和条件进行倘B1.建议客户在订知之Eii取石关产品租度后的最断Jreat信息.TI对应用然助、客户的应用或产品设计、软件性俄或侵犯专利不负任何费任.有关仅何其它公司产B或银务的发布信&身不构成TI因此对R的氛可.保田丽!双.所有商标均力R各自所石者的财产.ZHCY1.44A<©2020TwasInsvugrtsIncorporated免费,明H技原料.提供技术知可Htt强错包爰数宪长）、设计资U（包括分名设计）,应用或K蚣设计建议,网焰工J1.安全色息和其他费獴.不像证没有利皴且不做出任何明示域暗示的担保,君括且不用于对话情性、第特定用途方国的运用件W不侵犯任何案三方钟识产权的暗示担%迨些皆雾M供使用T1.产&Iitt行设it的熟媒开发人员使用您哥自行承担以下氽的灵仔：（1）针对怒骰山用选择合近的T1.产B.（2）设计.物证并别说套的应用3明保您的监用得足和应折淋以及任何其枪功帐安全,信息安全,粉胃应以他要求C这些货源如有文史,恕不另行通知。T1.授权强仅可得这皎好A用于研发本责隽所述的T1.产2的鹿用，严禁对遑技资源遗行W检复制W履木，念无权使用任何H他T1.知识产奴贰任何第三方知识产笈,忐应全Ifi好德因在这任亲泰的使用中对T1.及其代也造成的任何索好.梭害.庆萃、损失总债务T1.对此收不负责T1.复供的产品箜T1.的B条款或上以驻W用条IVn产品初解的箕他适用条款的约束.T1.提供这些击茶并不Qr展立以箕触方式星改H计RT1.产品发布的遹用的投夕或后夕免费声明H反制方拒电宓可毓提出的任何成他或不日的釜欣.有地址:Te*asInstrumenes.Po三!OfficeBox655303.Date.Texas75265CoRrighI©2023.佛州仪ISf11）公司