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电动汽车中的分布式电池管理系统

德州仪器

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描述

随着人们对电动汽车 (EV) 的需求持续高涨,制造商开始关注如何通过既安全又具有成本效益的方式来提高汽车性能。

其中,制造商尤为关注如何改进电池管理系统,这是因为该系统能实时监控电动汽车中每个电池的性能。电动汽车的微控制器 (MCU) 可有效地监控每个电池,从而确保所有电池正常运行,并实现负载共享均衡。本白皮书论述了有线和无线 BMS解决方案的区别,可帮您选择适合电动汽车设计的出色方案。

本白皮书论述了电动汽车 (EV) 中有线和无线电池管理系统的设计注意事项。

内容概览

1.电动汽车中的分布式电池管理系统 

电动汽车高压电池组需要复杂的通信系统来传输电池电压、温度和其他诊断信息。

2.评估有线与无线解决方案 

高精度电池监控器可通过有线或无线方式与主机通信,从而传输电池组相关数据。这里说明了分布式电池系统的若干设计注意事项以及利弊权衡。

3.在有线或无线环境中使用 TI 电池监控器 

TI 的专有电池管理系统 (BMS) 协议提供了可靠的高吞吐量、低延迟通信方法,适用于有线和无线 BMS 配置。

电动汽车中的分布式电池管理系统

在电动汽车应用中,为了满足交流电机负载的严苛要求,内部电池组电压不低于 800V。这相当于在汽车底盘中串联堆叠 100 个或更多的锂离子电池。制造商急需对高压电池组应用更为先进的技术,从而以安全、及时和可靠的方式报告电池诊断信息。一种常见的设计方法是采用分布式电池组系统,它通过在不同的印刷电路板 (PCB) 上连接多个高精度电池监控器,支持包含多节电池的电池组。

在有线 BMS 解决方案中,利用双绞线电缆以菊花链方式连接电池监控器,可传输从每个电池模块采集的数据。有线和无线 BMS 解决方案的区别在于,后者使用无线通信接口,而不是菊花链电缆。图 1 展示了适用于 400V 至 800V 电动汽车的典型分布式电池组系统。

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图 1.分布式 BMS 示例。

在图 1 中,有一个子系统包含主机 MCU,它通过控制器局域网总线与车辆的控制单元连接。然后MCU 处理器驱动电池监控器件连接到电池模块,用来感应电压和温度。所有高压电池组均需要快速与主机 MCU 通信,为了支持这一需求,可以添加任意数量的电池监控器件,具体取决于电池监控器支持的通道数量。系统需要监控和通信的其他常见场景还有,通过高压继电器控制来确保在不使用车辆时安全地断开高压,以及通过电流感应来计算充电状态和了解电池组的运行状况。

责任编辑:lq

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