【经验】电池管理系统的趋势、课题和对策的说明

时间： 2022-04-01 来源：Renesas

瑞萨电子（RENESAS）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。本文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。组是由多个电芯而构成。一个电芯的电压为几V，电池组的电压为几百V。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，从检测值算出电池的充电率、劣化率等。

2. 电池的趋势

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，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，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. 电池管理系统的课题

在电芯检测间的电线，连接器增加的情况，会产生两个课题。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害的增加。

5. 电池管理系统的对策

对于以上两个课题的对策，把MCU和电芯检测（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以下。

无线电池管理系统

瑞萨电子的汽车无线电池管理系统 (BMS) 有助于降低材料成本并提高设计灵活性，使得能够更高效地增强电动汽车性能，使电动车比传统燃油车更具竞争力。

系统优势：

●无需传统BMS所需的线束，节省了接线和线材用量，从而实现了电池包的设计灵活性并提高了可制造性，而且还不会影响电池续航里程和精确度。

●SmartBond TINY™是全球最小、功耗最低的低功耗 (LE) 蓝牙5.1片上系统（SoC），可降低在汽车系统中添加低功耗蓝牙的成本。

●具有ISL78714汽车级锂离子电池管理器IC的多电芯/低功耗蓝牙系统，用于更具成本效益的解决方案；或具有低功耗蓝牙MCU模块的单电芯/低功耗蓝牙系统，方便灵活拆装电芯。

●利用RH850 微控制器 (MCU) 和电池管理芯片 (BMIC) 设备确保功能安全。

●瑞萨电子正在开发具有低功耗蓝牙模块的系统级验证板。

瑞萨目前正在编写上述系统的PoC软件。在PoC中发现的一个课题是，MCU和Cell Monitor间的通信时间。希望在下文进行说明。

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