内部通信解析BMS:CAN、菊花链,无线和红外线
BMS(Battery Management System,电池管理系统)是保证电池组安全、可靠、高效运行的关键部件,主要由主控模块、高压模块和从控模块三部分组成。
BMS 其核心功能包括电池状态监测、充放电管理、平衡电池单元及电池保护等。当这些功能得到推广时,BMS 主控模块通过通信协议与其他系统组件进行数据交换和指令传输,从而实现电池监控和管理。当前,汽车 BMS 内部通信协议的主要应用包括 CAN FD、菊花链,蓝牙,红外线等。
基于 CAN 通讯协议的 BMS
CAN 在汽车和工业领域,总线是一种广泛应用于汽车和工业领域的现场总线协议, BMS 系统内 CAN 连接中经常使用总线 BMS 车载系统,如电机控制器、充电器等, CAN 还可以用于 BMS 系统内部通讯。
在 BMS 系统中,CAN 通信构建了多节点总线通信结构,也是由中央控制器和多个外设组成的主要从构造。数据传输是通过基带物理层的双绞线进行的,具有很高的实时性和抗干扰性。
在建立 BMS 应用时,CAN 总线的优点是抗干扰能力强,选择 CRC 检查和其他错误的检查机制,确保数据的真实性;节点数量大,支持总线网络架构,可扩展性强,一般可扩展到几十个传输电池模块节点;作为一个完善的通信协议,成本低廉,CAN 通信具有一定的成本优势。
通过 CAN 通讯,BMS 可以实现电动汽车电池组参数的动态采集研究和电池性能参数。当然,为了提高系统的可靠性,通常需要匹配。 BMS 内部的 CAN 通信作为隔离,例如可采用高速光耦隔离。
基于 RS232 通讯协议的 BMS
RS232 它是一种连接计算机和外部设备的串口通信协议。RS232 它是一种较为古老的通信协议,因此多用于 BMS 临时应用,如配备测试和故障处理。另外,BMS 也可通过 RS232 接口与上位机标定软件进行外部通信。
基于 RS232 的 BMS 虽然通信具有结构简单、易于实现的优点, RS232 通信只支持点对点,而且传输速度和距离都有限,所以应用范围比较有限。
基于 RS485 通讯协议的 BMS
RS485 和 CAN 都是串口通信协议。RS485 选择平衡发送和差分接收,从而具有抑制共模干扰的能力。一般而言,RS485 建议使用菊花链连接节点,通过短网存根将驱动器、接收器和收发器连接到主干道。RS485 标准规定单位负荷为 最多挂载12K 32 个负荷。
一般 BMS 当提供接口时,主控系统将提供接口。 RS485 和 CAN,这样可以提高设计的灵活性和效率。但是, RS485 理论上是可以实现的 1200 大米传输距离,并且具有多节点连接的能力,因此广泛应用于监控和管理大型电池储能系统。
基于蓝牙 /NFC/Wi-Fi 的无线 BMS
通用汽车在美国 2022 年 Q2 推出行业第一款完全无线无线无线。 BMS 大规模生产电动汽车,并表示未来将在所有开发计划的奥特能平台配备无线 BMS(wBMS)。当前,wBMS 已受到车厂的广泛关注。
wBMS 与传统有线 BMS 功能相同,结构相似,唯一不同的是内部和外部沟通渠道。与传统的 BMS 相比,wBMS 功耗低,可扩展性强,同时无线通信可以减少包里线束,简化 Pack 结构,提高整包能量密度,主板间无高压风险,与 CAN 通讯与菊花链通讯,wBMS 更加安全,被业界认为是未来电池管理系统的发展趋势。
相较而言,wBMS 没有复杂的电缆和连接器,可以进一步提高商品的稳定性,提高商品的稳定性。 BMS 系统设计的灵活性。但由于是无线传输,是一种新的传输技术,在测试端也面临着无线芯片与模块通信测试、电池组整体无线测试、基于实际外部干扰的功能测试等全新的挑战。
现在,德州仪器,ADI、NXP 和 Dukosi 等待所有企业推出 wBMS 该方案采用的无线技术包括低功耗蓝牙,Wi-Fi、NFC、Zigbee 和 Sub-1 GHz 等等。如上所述,这些无线战略的推出,大大提高了它们。 BMS 灵活的设计。
基于红外的 BMS 通讯系统
当前,随着技术创新 BMS 该系统已十分多样化,包括管理系统、控制模块、显示模块、无线通信模块、电气设备等。目前,分布式电动汽车广泛应用于主流量产电动汽车。 BMS 结构方面,优点是可根据不同的电池系统串并联设计进行高效配置,BMS 与电池连接的线束距离更短、更均匀、更可靠,同时也能支持电池系统设计的体积更大。
在分布式 BMS 在内部,模块和模块之间,模块和主芯片之间的信息传输非常重要。除了上面提到的有线和无线模式,一些传输技术也受到厂家的高度重视,比如基于以太网的传输,但是这种传输性价比还是有挑战的。在这里,我们想介绍一下基于红外传输的电池系统的智能控制。
基于红外传输,选择一个接收系统来传输和接收红外数据。发射器和接收器可以接收和发送电池组的内部和外部数据。这种方法也可以避免布线,降低成本。目前,一些企业,包括恩智浦,正在探索这方面。
结语
BMS 它是电动汽车的重要功能模块。它的主要功能包括监控电池状态,最重要的是监控电压、电流、温度、剩余电量和健康状况等关键参数,这些数据都需要传输。过往,BMS 主要通过 CAN 随着汽车线束的挑战越来越大,总线进行了传输,wBMS 成为一种更受欢迎的方式,相信未来会有越来越多的无线技术进入 BMS。
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