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无线电池管理系统(wBMS)的发展趋势与挑战
2022-02-24 17:05:00
作者：津田 哲治
Principal Engineer
大家好，我是来自瑞萨电子的津田。瑞萨电子提供了车载级锂离子电池控制系统评测套件(ISL78714BMS5XBEKIT1Z，ISL78714XB-EVKIT1Z)，并正在考察无线电池管理系统。
我参与了电池控制系统评测套件的示例应用程序的软件、模型的开发以及无线电池管理系统的PoC(Proof of Concept)模型的示例应用程序的开发。
本文将从电池的电芯数量的观点，对电池管理系统的趋势、课题以及对策进行说明。
1. 电池组和电池管理系统
电池组是提供驱动EV的电力，组是由多个电芯构成。比如1个电芯3.5V，96个电芯串联构成的一组电池电压为：3.5×96=336V。电池管理系统的功能是监测电池的电芯电压、电池组电流和温度、均衡电池中各电芯的电压(此功能称为电芯均衡)、控制电池组的继电器，通过检测值算出电池的充电率、劣化率等。
2. 电池的趋势
我认为电池的趋势主要有两个：一是为了增加续航里程的大容量化;另一个是为了实现高效率的高电压化。从电芯数量来看，大容量化会增加并联电芯的数量，高电压化会增加串联电芯的数量。
基于以上，我认为电池组中的电芯数量有增加的趋势。
3. 电池管理系统的趋势
根据电池组的电芯数增加的观点，我认为以下是电池管理系统的趋势：由于一个电芯监测连接的电芯是有限的，所以电芯监测会增加，从而导致电芯监测间的电线、连接器增加。
4. 电池管理系统的挑战
在电芯监测间的电线、连接器增加的情况下，我认为会产生两个问题：一是由于电池组的分割等布局更改，会导致电线长度、成本、重量的增加;另一个是电线的断线，连接器的接触不良等障碍的增加。
5. 电池管理系统的对策
对于以上两个问题的对策，我认为可以把MCU和电芯监测(Cell Monitor)间的通信从有线更改为无线。
上述的电池管理系统被称为无线电池管理系统(wBMS)。
哪种无线标准更适合无线电池管理系统?就通信距离而言，无线通信分为短距离无线通信、PAN(Private Area Network)、LAN(Local Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)。其中无线电池管理系统被分类为PAN。此外，PAN也存在多种无线标准。例如ZigBee、Bluetooth、Bluetooth Low Energy(BLE)。从通信速度、能量消耗的观点上看，BLE更适用于无线电池管理系统。
根据上述内容，无线电池管理系统的构成请参考下图。
无线电池管理系统的详细信息，请点击文末阅读原文访问查看。
我们目前正在编写上述系统的PoC软件。在PoC软件开发中，需要解决MCU和BMIC间的通信时间问题，我们将在今后的相关文章中进行说明，欢迎持续关注瑞萨电子公众号。
原文标题：工程师说 | 电池管理系统的趋势、课题和对策
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审核编辑：汤梓红
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