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        2021 IAS展
        電子元件

        芯驅動,行致遠|無線BMS,駛入未來電動汽車新時代!

          2021年01月25日  

          隨著下一代電池管理系統(BMS)實現無線化,電動汽車內部錯綜復雜的通信布線將減少,從而有助于延長行駛里程并提高可靠性。

          借助我們針對電動汽車(EV)無線電池管理系統(WBMS)開發的全新解決方案,客戶可以設計出更輕、每次充電后行駛里程更遠且滿足高水平安全標準的電動汽車,從而提高可靠性。除了舒適的內飾和精美的儀表板,制造商還會在電動汽車的機箱安裝盡可能多的電池。更多的電池意味著更大的充電容量,從而使汽車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鍵信息,進而更大限度改善電池的健康狀態和性能。由于典型的電動汽車串聯了近100節電池,其中幾英尺/米和幾磅/公斤的重型銅線會形成迷宮般龐大的電池管理布線,占用了許多寶貴的空間。上述所有導線的重量會縮短行駛里程、降低可靠性并增加成本。

          我們全新的無線電池管理系統(WBMS)包括專有的無線連接協議和一組電子芯片,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,給電動汽車的設計帶來了新的機遇。

          “這就像在一塊空白的畫布上進行設計,”TI專攻連接解決方案的汽車產品營銷工程師Daniel Torres說,“當你不必擔心導線問題時,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型的電池?!?/P>

        BMS:幕后的關鍵組件

          電動汽車車主可能對他們汽車的電池管理系統了解不多,但實際上,電池管理系統是至關重要的組件,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汽車的性能、可靠性和使用壽命,”TI汽車電池產品的產品線經理Ankush Gupta提到,“通過精心管理電池的充電和其他工作特性,可以在需要時充分利用每塊電池中的電量,同時確保電池不會提前出現電量不足或受到損壞。而且,消除通信導線會使車輛更輕,我們也有更大的空間、自由度和靈活性來設計具有先進電池功能的電動汽車?!?/P>

          Ankush和Daniel說,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、無排放的電動汽車望而卻步。

        無線BMS的強大功能

          無線化解決方案還能解決電動汽車獨有的缺陷:密集的布線和用于固定線纜以及線束可能導致的故障。

          “線束和連接器是易受振動、潮濕和其他問題影響的機械部件,”TI動力總成系統工程師Mark Ng解釋說,“它們比電池本身更有可能需要維修?!?

          使用無線BMS可避免這一缺陷,從而節省了電動汽車行業昂貴的維修費用,并使維修電池變得更簡單、更經濟。 而且無線化的優勢不僅僅局限于汽車的電池使用時間。 老化的電動汽車電池在汽車中完成使命后,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能或風能發電設施,其無線功能可在這些應用中提供輕松監測。

          “從工廠車間到倉庫,到車輛,再到拆卸后作為能量存儲裝置,人們在電池的整個生命周期中都需要監測電池?!盌aniel說,“不必在每種新場景下都用電線將電池連接起來,只需將電池放在架子上就可以無線讀取數據了?!?

        工程挑戰

          用于實現這一目標的無線BMS解決方案設計需要高度協作,需要將電池管理、連接性和汽車系統方面擁有專業知識的TI工程師集中在一起進行攻關。各種要求令人望而生畏,TI負責2.4GHz連接領域的業務線經理Ram Vedantham表示?!霸S多需求相互矛盾,”他說,“在整個設計過程中,我們花了很多時間進行頭腦風暴和白板展示,而且時間緊迫?!?/P>

          例如,該解決方案需要具有高吞吐量,以便在惡劣、嘈雜的環境中于幾毫秒內從近100塊電池中收集數據,實現2毫伏的精度,并且錯誤率為千萬分之一。此外,芯片需要以較低的功耗運行,以免在停放汽車中監測熱量管理情況時耗盡電池。

          為了解決這些設計難題,連接解決方案團隊開發了一種可靠的專有無線協議,以便在要求2.4GHz無線網絡實時可用性的環境中進行通信。網絡必須隨時可用,以便駕駛員在啟動電動汽車后,系統可以實時監測和管理電池并進行通信?!拔覀兊脑O計思路是每次通過按一下按鈕啟動汽車后,網絡能連接所有必要的元件?!盧am說,“這里體現了我們全新的專有無線協議的可靠性和性能。我們的團隊努力開發無縫融合無線技術先進功能的創新型解決方案,確保協議可以提供出色的性能、功耗和功能,從而滿足系統要求?!?

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

        在功能安全方面具有先進優勢

          作為對團隊工作成果的驗證,我們的解決方案經過了知名功能安全評估機構TüV-SüD的評估,并評為先進的無線BMS概念。此解決方案經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,是電動汽車制造商的一項重要考慮因素。經評估和認證,這一概念也符合工業應用中的SIL3標準。

          “我們的客戶關心他們的系統是不是安全可靠,”Mark說,“我們的系統級概念經過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)?!?

        易于實施

          無線電池管理系統(WBMS)不需要太多的布線或重新配置,因此更易于實施。

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

          對于消費者來說,無線BMS可能意味著更低的電動汽車成本以及更好的續航能力和可靠性,讓他們的車輛更環保?!巴ㄟ^使用專門為這種用途開發的全新無線連接協議,我們的無線BMS解決方案在電動汽車領域具有真正出色的性能和安全性,”Ram說,“這意味著汽車制造商能夠比以往更快地讓這項技術造福于消費者?!?nbsp; Daniel補充說:“目前,購買電動汽車可能對大多數人來說成本過高,或者他們擔心電力消耗問題。無線BMS使能夠我們更進一步推動電動汽車的廣泛運用?!?/P>

        我們熱衷于讓世界更美好

          幫助客戶開發無線電池管理系統(WBMS),實現重量更輕、續航更遠的電動汽車,展現了TI創新者對公司使命愿景——通過半導體技術降低電子產品成本,讓世界變得更美好——的踐行。每一代創新都建立在上一代創新的基礎之上,使我們的技術變得更小巧、更高效、更可靠、更實惠,從而開拓了新市場并實現半導體在電子產品領域的廣泛應用。在TI,我們將其視為工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。 

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