半导体厂商领先布局的无线BMS能为电动汽车带来什么?
无线BMS是未来发展趋势，据Strategy Analytics预测，到2026年将有3600万辆电动汽车上路行驶，而无线BMS为提高汽车的效率和可靠性提出了更有前景的方法。
电动汽车推广与普及的关键在于车辆续航里程不断增加、整车性能与安全性不断提升，同时让整车系统更加便于维护。可见电动汽车的电池管理系统（Battery Management System, BMS）有多重要。
简单来说，BMS就是动力电池的保姆或电池管家，主要职责是智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，同时能够进一步平衡电池，让电池包的效能得到最大程度的利用。比如在超大功率充电状态下，需要解决过充和过热的问题，充电功率越大电池过热问题就越明显，就越需要BMS进行技术监管和控制。
传统的有线BMS架构采用基于菊花链配置的线束来连接电池组，需要用到重型铜线且制造工艺繁琐，需要经常维护，且维修难度高。
基于上述挑战，有望通过无线电池管理系统(wBMS)来解决。
无线BMS能为电动汽车带来什么?
无线BMS技术采用无线芯片组与电池监测器协同工作，可将电压和温度数据从每个电池单元传递到系统中的主微控制器。无线BMS系统将平衡每个电芯的化学表现，从而优化电池的整体性能。它还可对电池包的健康状况进行实时监测，并随之调整模块和传感器，以保障电池在车辆生命周期内的健康。
采用无线BMS系统，固有电缆和线束量的减少降低了车辆的重量并节省了成本。这降低了整车重量，为搭载更多电池创造了空间，有利于提升续航里程。同时，电池包的设计更加简洁，结构调整更加便捷，制造工艺更加稳定。
无线BMS系统还拥有独特的改换用途功能。相比较传统的BMS系统，它能更轻松地支持电池的回收与二次利用。当电池包容量不足以支持车辆最佳运行状态但仍能持续供电时，搭载了无线BMS系统的电池包可以直接合并成为供电装置，无需对BMS系统进行重新设计和检测。
目前，少数主流的半导体厂商已经在着力开发甚至发布了wBMS系统。
半导体厂商领先布局无线BMS系统
2020年9月Analog Devices, Inc.（ADI公司）宣布推出业内首款无线电池管理系统，ADI公司表示其无线BMS免去了使用传统线束的必要，节省了高达90%的线束和高达15%的电池组体积，提高了设计灵活性和可制造性，同时不会影响电池使用寿命内的里程数和精度。
据了解，ADI公司的无线BMS将电源、电池管理、射频通信和系统功能等所有集成电路、硬件和软件整合在单个系统级产品内，通过采用ADI公司经过验证的业内领先BMS电池电芯测量技术，支持ASIL-D安全性和模块级安全性。通过提高车辆使用寿命期间的精度，无线BMS系统可最大化单个电芯的能量利用率，从而实现优异的车辆续航里程，并支持安全且可持续的无钴电池化学材料，如磷酸铁锂(LFP)。
附加的系统功能使电池能够测量和报告其自身性能，提升早期故障检测，并优化电池组装配。从电池组装到仓储和运输，再到安装、维护和梯次利用，在整个电池寿命周期中均可实现远程数据监测。
值得一提的是，ADI公司的无线BMS技术已在通用汽车的Ultium电池平台实现应用。所有基于Ultium电池打造的通用汽车电动车都将标配无线NMS系统。每一款采用无线BMS系统的新车型无需开发专属的通信系统并重新设计线束布局。这有利于Ultium电池实现规模化应用，覆盖多个品牌以及从皮卡到性能车的多个细分市场，并推动电动车产品快速上市。
通用汽车于CES 2021上展示应用无线BMS系统的Ultium平台
近日，德州仪器（TI）宣布推出了无线BMS解决方案，该方案是首个经独立评估的功能安全概念。
据了解，TI的无线BMS解决方案使汽车制造商能够降低其设计的复杂性、提高可靠性并减轻汽车重量，从而延长行驶里程。得益于能够灵活地跨生产模型调整设计，汽车制造商可以通过TI全面的无线BMS产品更快地过渡到生产阶段，此类无线BMS产品包括：SimpleLink™2.4GHz CC2662R-Q1无线微控制器(MCU)评估模块，软件和功能安全驱动工具(如安全手册；失效模式与影响分析FMEA；失效模式影响和诊断分析FMEDA；TÜV SÜD概念报告等)。
德州仪器 (TI) 中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英 (Jerry Shi)表示，在功能安全性考虑方面，无线BMS方案在设计之初就考虑了SÜD的设计目标要求，完全依照ISO 26262的SÜD设计标准进行，同时这套系统通过了TÜV南德评估和认证，实现ASIL D功能安全概念的认证。
与有线连接相比，TI通过CC2662R-Q1无线MCU实现电池管理系统的无线协议，可以提供业界出色的网络可用性和300ms的网络重启更大可用性。师英指出：“通过分析汽车内部的实际的应用环境，具体考察了可能面临的干扰和挑战，TI为该无线BMS设计了一个无线通讯协议栈。其网络可用性达到99.999%，错误故障率非常低仅为为0.0001%，万一有故障也有快速诊断和恢复机制，可以让网络恢复到安全通讯的状况下，在任何情况下不超过300毫秒就能重新启动和建立无线网络。”
该无线MCU可提供高吞吐量和低延迟的专用时隙以防止数据丢失或损坏，同时使多个电池单元能够以±2mV的精度向主MCU发送电压和温度数据，且网络数据包错误率小于10-7。
同时，TI的无线BMS提供多个跨平台进行可靠系统设计自由，当不同的电芯组成一个模组或者用不同的模组组成一个组合产品时，系统的可扩展性和灵活性是非常高的。“基于BQ79616和CC2662这两颗芯片搭建的无线BMS方案上，可支持多达100个节点，每个节点都达到业界更低的延迟(低于2ms) ，并且每个节点的测量均可实现时间同步。” 师英对汽车电子应用网说道，其中，CC2662R-Q1无线MCU独立于各个电池单元监控装置之外，不再需要菊花链隔离组件，因此也减少了相应的成本。BQ79616-Q1电池监控器和平衡器在同一封装类型中提供不同的通道选项，同时提供了引脚对引脚的兼容性，并支持在任何平台上完全重复使用既有的软件和硬件。
在CES 2021期间，伟世通（Visteon）在线上亮相了首款纯无线电池管理系统，可持续检测电池组健康状况和充电状态。据了解，该系统将首次搭载于通用电动车。
与通用汽车和其他合作伙伴合作研发的无线技术可减少电池故障，最大限度提高电池性能、可靠性和使用寿命。所有基于Ultium电池打造的通用汽车电动车都将标配无线电池管理系统。
总结
无线BMS系统可以更广泛地推动电动车的部署，为此，OEM不必为每辆新车重新设计复杂的接线图，并确保了电池的可扩展性。
虽然目前有线BMS系统久经考验，真实可靠，不会很快淘汰。但是，无线BMS是未来发展趋势。据Strategy Analytics预测，到2026年将有3600万辆电动汽车上路行驶，而无线BMS为提高汽车的效率和可靠性提出了更有前景的方法。
