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TI無線BMS解決方案 助電動車延長行駛里程、降低佈線
 

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

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電動車雖然具備舒適的內裝與高雅的科技,但製造商在下方底盤盡可能地安裝了許多電池單元。電池單元越多,代表充電容量越大,也意味著再次充電前可行駛的距離越長,這也正是消費者主要訴求之一。

然而,每個電池單元都必須連接至監測器,將電池狀態重要資訊傳達給控制器,優化電池健康與效率。假定一個典型EV有近100個電池單元,就會有數英呎長的高負載銅纜形成體積龐大的電池管理佈線迷宮,吃掉寶貴的空間。這些纜線的重量對距離、可靠性、價格,甚至是功能安全來說,都是一大負擔。

德州儀器(TI)透過具業界最佳網路可用性的先進無線通訊協定,開發了無線BMS解決方案,能讓汽車設計人員可移除笨重、昂貴且維護需求高的佈線,是業界首款支援系統級功能安全的晶片,為EV設計創造新商機

TI汽車產品行銷工程師Daniel Torres專攻連接性,生動地解釋:「就像玩樂高一樣,設計人員無需擔心線路,就可尋找新的空間運用方式,甚至可混搭各種電池尺寸和類型。」

EV的電池管理系統其實是非常重要的元件,它會觀察所有電池單元中的電壓、電流和溫度。TI電池汽車產品線經理Ankush Gupta表示:「最重要的是,BMS可提升電動車的性能、可靠性和壽命。謹慎管理充電與其他電池操作特性,必要時從各電池單元取得更多功率,同時確保電池單元不會提前電量不足或受到損害。有線系統會妨礙BMS性能,無線系統則可將性能最佳化。省去使用通訊線路後,便可擁有更多空間、自由和靈活性,以先進電池能力來設計EV。」

Ankush與Daniel表示,這樣的工程成果可直接幫助降低「行駛距離焦慮」或擔心電力耗盡等許多消費者遲遲未踏進省電且零排放EV的原因。

此外,採用無線傳輸方式也可解決一個電動車特有弱點:在密集佈線和固定佈線所用線束中發生潛在故障。TI動力系統工程師Mark Ng說:「線束和連接器都是暴露在震動、潮濕和其他問題下的機械元件,比電池本身更可能需要維修。」

採用無線BMS可消除此類問題,不僅為電動車業界解決最龐大的維修成本之一,也讓電池維修作業更簡單且更平價。無線傳輸的優點不只是增加車輛電池時間。

老化的EV電池通常會重新部署在資料中心的電池備用單元,或是太陽能或風力發電設施的能源儲存裝置,無線監控功能在此時仍能繼續發揮效用。

Daniel說:「從工廠到倉庫到車輛再到移除後儲存,必須監控整個電池單元使用壽命期間,每次有新情況時不用重新連接纜線,可以無線方式讀取資料,電池只要放置在架上即可。」

發展可充分發揮功用的無線BMS解決方案需要透過密切合作。TI掌管2.4GHz連線的業務線經理Ramanuja Vedantham表示:「相關要求會令人生畏。許多需求彼此衝突,需要經過很多腦力激盪來完整地思考整個電路設計流程。」

舉例來說,解決方案需具備高處理能力,在嚴苛且有雜訊的環境下,以 2 毫伏準確度和一千萬分之一封包錯誤率在幾毫秒內收集來自近百個電池單元的資料。晶片則需以低功率執行所有作業,避免在車輛停駐下監控熱管理時耗盡電池電力。

2.4GHz無線網路的即時可用性是無線BMS連接中的重要角色。駕駛必須隨時可使用網路,才能在任何地方啟動EV,並即時進行電池管理;此時TI專屬無線協定的可靠性與性能便可發揮作用。

Ram表示:「概念是只要每次按下按鈕,網路即可連接至所有必要元件支援EV上路。這是我們全新無線協定在可靠性和性能表現優異的地方。我們的團隊努力研發能夠結合無縫融合先進無線技術功能的創新解決方案,以確保該協定的功能提供能夠解決系統要求的最佳性能、功率和功能。」

為進行團隊工作驗證,無線BMS解決方案成為第一個由領導功能安全評估機構TUV-SUD進行評估的概念,以符合高達ASIL D的功能安全標準。此概念也經過工業應用SIL 3評估。

Mark指出:「客戶們在乎的是使用該晶片的系統安全且可靠,而TI是第一個透過獨立驗證展現此成果的廠商。」

無線解決方案在實作上也較為簡單,因為執行時不需要太多佈線或重新配置。

Ramanuja表示:「設計人員可快速將其加入全新或現有車型,並可立即節省空間。」因此,汽車客戶計畫在接下來幾年中,將無線BMS解決方案納入未來生產的車輛中,以驚人的速度在下一代車輛中採用此新技術。

對消費者來說,無線BMS系統代表EV成本降低、行駛距離增加還有可靠性,對環境也較友善。Daniel補充:「目前大多數民眾還無法負擔電動車,還有一些人則是擔心電力耗盡。無線BMS讓我們向多數人駕駛電動車的時代更貼近了一步。」

關鍵字: 電動車  BMS  TI(德州儀器, 德儀
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