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TI无线BMS解决方案 助电动车延长行驶里程、降低布线
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2021年03月31日 星期三

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电动车虽然具备舒适的内装与高雅的科技,但制造商在下方底盘尽可能地安装了许多电池单元。电池单元越多,代表充电容量越大,也意味着再次充电前可行驶的距离越长,这也正是消费者主要诉求之一。

然而,每个电池单元都必须连接至监测器,将电池状态重要资讯传达给控制器,优化电池健康与效率。假定一个典型EV有近100个电池单元,就会有数英尺长的高负载铜缆形成体积庞大的电池管理布线迷宫,吃掉宝贵的空间。这些缆线的重量对距离、可靠性、价格,甚至是功能安全来说,都是一大负担。

德州仪器(TI)透过具业界最隹网路可用性的先进无线通讯协定,开发了无线BMS解决方案,能让汽车设计人员可移除笨重、昂贵且维护需求高的布线,是业界首款支援系统级功能安全的晶片,为EV设计创造新商机

TI汽车产品行销工程师Daniel Torres专攻连接性,生动地解释:「就像玩乐高一样,设计人员无需担心线路,就可寻找新的空间运用方式,甚至可混搭各种电池尺寸和类型。」

EV的电池管理系统其实是非常重要的元件,它会观察所有电池单元中的电压、电流和温度。TI电池汽车产品线经理Ankush Gupta表示:「最重要的是,BMS可提升电动车的性能、可靠性和寿命。谨慎管理充电与其他电池操作特性,必要时从各电池单元取得更多功率,同时确保电池单元不会提前电量不足或受到损害。有线系统会妨碍BMS性能,无线系统则可将性能最隹化。省去使用通讯线路後,便可拥有更多空间、自由和灵活性,以先进电池能力来设计EV。」

Ankush与Daniel表示,这样的工程成果可直接帮助降低「行驶距离焦虑」或担心电力耗尽等许多消费者迟迟未踏进省电且零排放EV的原因。

此外,采用无线传输方式也可解决一个电动车特有弱点:在密集布线和固定布线所用线束中发生潜在故障。TI动力系统工程师Mark Ng说:「线束和连接器都是暴露在震动、潮湿和其他问题下的机械元件,比电池本身更可能需要维修。」

采用无线BMS可消除此类问题,不仅为电动车业界解决最庞大的维修成本之一,也让电池维修作业更简单且更平价。无线传输的优点不只是增加车辆电池时间。

老化的EV电池通常会重新部署在资料中心的电池备用单元,或是太阳能或风力发电设施的能源储存装置,无线监控功能在此时仍能继续发挥效用。

Daniel说:「从工厂到仓库到车辆再到移除後储存,必须监控整个电池单元使用寿命期间,每次有新情况时不用重新连接缆线,可以无线方式读取资料,电池只要放置在架上即可。」

发展可充分发挥功用的无线BMS解决方案需要透过密切合作。TI掌管2.4GHz连线的业务线经理Ramanuja Vedantham表示:「相关要求会令人生畏。许多需求彼此冲突,需要经过很多脑力激荡来完整地思考整个电路设计流程。」

举例来说,解决方案需具备高处理能力,在严苛且有杂讯的环境下,以 2 毫伏准确度和一千万分之一封包错误率在几毫秒内收集来自近百个电池单元的资料。晶片则需以低功率执行所有作业,避免在车辆停驻下监控热管理时耗尽电池电力。

2.4GHz无线网路的即时可用性是无线BMS连接中的重要角色。驾驶必须随时可使用网路,才能在任何地方启动EV,并即时进行电池管理;此时TI专属无线协定的可靠性与性能便可发挥作用。

Ram表示:「概念是只要每次按下按钮,网路即可连接至所有必要元件支援EV上路。这是我们全新无线协定在可靠性和性能表现优异的地方。我们的团队努力研发能够结合无缝融合先进无线技术功能的创新解决方案,以确保该协定的功能提供能够解决系统要求的最隹性能、功率和功能。」

为进行团队工作验证,无线BMS解决方案成为第一个由领导功能安全评估机构TUV-SUD进行评估的概念,以符合高达ASIL D的功能安全标准。此概念也经过工业应用SIL 3评估。

Mark指出:「客户们在??的是使用该晶片的系统安全且可靠,而TI是第一个透过独立验证展现此成果的厂商。」

无线解决方案在实作上也较为简单,因为执行时不需要太多布线或重新配置。

Ramanuja表示:「设计人员可快速将其加入全新或现有车型,并可立即节省空间。」因此,汽车客户计画在接下来几年中,将无线BMS解决方案纳入未来生产的车辆中,以惊人的速度在下一代车辆中采用此新技术。

对消费者来说,无线BMS系统代表EV成本降低、行驶距离增加还有可靠性,对环境也较友善。Daniel补充:「目前大多数民众还无法负担电动车,还有一些人则是担心电力耗尽。无线BMS让我们向多数人驾驶电动车的时代更贴近了一步。」

關鍵字: 电动车  BMS  TI 
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