据Marklines统计,2020年全球电动汽车的总销量为289.24万辆,同比上升了45%。在电动车快速普及的今天,电池寿命和安全问题仍然是困扰消费者和生产厂商的一个难题。如何对电池进行有效的管理,成为了行业厂商技术攻坚的突破口。

 

电池管理系统(BMS)作为连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,通过实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息,与外部设备交换信息,解决电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题。在此趋势背景下,与非网推出BMS专题,邀请德州仪器(TI)就相关问题进行了探讨。德州仪器(TI)中国区汽车业务部技术支撑团队经理郭津针对笔者的问题和困惑进行了详细的解答和分享。

 

德州仪器(TI)中国区汽车业务部技术支撑团队经理郭津

 

与非网:网上常看到电动汽车起火、爆炸等问题,是否说明BMS还存在很大的优化空间?主要是哪些环节或部件存在问题?应该怎么改进和提升?

 

郭津:合理的功能安全设计可以帮助电池系统在出现问题之前就提供故障检测并提前发出警告,以避免电池系统出现更严重的故障。

 

与非网:随着BMS的发展,无线BMS开始出现。目前市场应用中,无线BMS实际应用情况如何?

 

郭津:

  • 电池管理系统 (BMS) 是电动汽车的重要组成部分,其效率、寿命和性能表现都是###关重要的因素。为了更好地发挥其优势,电池组中的每个电芯都可以通过隔离CAN总线、菊花链通信或其他通信方式来监控并报告其温度、电压和电流采样数据。

 

  • 为电池提供通信线束连接以及在维修时对各电池进行隔离是非常困难的,并且需要花费更多成本。车辆发生碰撞时可能会引起线束断裂,并进而导致需要更换整个电池包。这些现有BMS系统存在的问题正促使汽车制造商和BMS方案提供商们开始评估无线通信BMS解决方案。

 

  • 电池模组直接将电芯采样信息传送到BMS微控制器 (MCU) 的做法可以解决上述有线通信方式带来的挑战,然而,采用无线解决方案的前提是其性能需要与有线解决方案相媲美,其中一项关键指标是无线BMS网络可用性。

 

与非网:BMS是否存在落地难题?

 

郭津:

  • BMS系统设计人员对有线通信过渡到无线通信的设计会有一个过程,为了帮助大家的客户实现轻松过渡,TI提供了全面的无线BMS方案设计工具,包括 SimpleLink™ 2.4-GHz CC2662R-Q1 无线微控制器 (MCU) 评估模块及App,包括安全手册 (safety manual)、失效模式与影响分析 (FMEA)、诊断分析 (FMEDA) 和TÜV SÜD报告在内的功能安全设计引导。

 

  • 无线BMS 方案能够更大程度地提高电动汽车的性能、可靠性和使用寿命。通过精细管理电池的充电和其他操作可以在需要时从每个电池中获得更多电量,同时确保电池不会过早地电量耗散或受到损坏。

 

与非网:5G、AI、云计算、大数据等技术的兴起和发展,给BMS带来了哪些改变和助力?从市场需求和技术实现来看,BMS还呈现出哪些创新发展的趋势?

 

郭津:

  • 安全的数据交换对无线BMS系统###关重要,通过TI专有的无线协议和CC2662R-Q1 MCU,大家的无线BMS解决方案使无线BMS系统能够在更加复杂的电池环境中使用,并以>99.999%的网络可用性实现安全的数据通信。由于数据通信的延迟时间越长,就越有可能给系统带来潜在的安全威胁,所以这一点非常重要。

 

  • 汽车制造商还可以通过TI方案的安全工具减少潜在的威胁,例如密钥交换及刷新功能、器件认证、调试安全、AppIP保护、###加密标准 (AES) 128位加密加速和消息完整性查验。

 

与非网:从市场需求和技术实现来看,BMS还呈现出哪些创新发展的趋势?

 

郭津:TI无线 BMS 解决方案的主要优势是满足功能安全合规性并提升电动汽车系统性能。

  • 在功能安全方面,TI拥有业界###由 TÜV SÜD 独立评估的可实现 ASIL-D 的功能安全概念,并致力于通过协议设计中的多种功能安全机制来帮助客户实现BMS系统达到ASIL-D标准。

 

  • 在系统性能方面,TI的无线协议是为高性能电动汽车而设计的,因为实际路况中以及车内有无数的无线干扰和噪音源,大家的协议考虑了多种环境影响因素,在实现峰值性能及高可靠性的同时可以保持较强的信息安全性和完整性。

 

  • 用于电芯电压采样、温度检测和通信的BQ79616-Q1满足ISO26262标准,且支撑ASIL-D功能安全等级。

 

  • TI从整体方案设计之初就考虑到了功能安全和性能要求,从而使大家能够为客户提供完整且高性能的解决方案。

 

采访###后,郭津补充道:“TI的模拟和嵌入式处理器在设计之初就考虑了成本和性能,目前大家正在不断完善满足AEC-Q100认证的模拟和嵌入式处理器的产品序列,这是基于TI数十年在汽车领域的专业常识积累,因此大家的客户在进行方案设计时可以充满信心。”