英飞凌 | 新兴无线BMS系统解决方案深度分析

随着电动汽车（EV）行业的快速发展，电池管理系统（BMS）的重要性日益凸显。BMS作为电动汽车中的核心组件，负责监控电池的状态，确保电池安全、高效地运行。传统的有线BMS在电动汽车中的应用面临着布线复杂、成本高、维护困难等问题。无线电池管理系统（Wireless BMS）作为一种新兴技术，通过消除传统BMS中的物理连接，提供了一种更为灵活和经济的电池管理方案。

无线BMS技术原理

无线BMS利用无线通信技术，如蓝牙、Wi-Fi或专用的无线协议，实现电池单元数据的采集和监控。系统主要由无线通信模块、电池监控单元、中央控制单元和电源管理单元组成。无线BMS能够实时收集电池的电压、电流、温度等数据，通过算法处理后，实现电池状态的评估和故障诊断。

无线BMS的优势

简化布线和PACK设计：无线BMS减少了线束的使用，简化了电池包的设计和制造过程，降低制造复杂度和成本。

高系统可靠性：有效减少高压模块间物理连接点，从而减少了潜在的故障风险，提高了系统电气连接可靠性。

增强灵活性和可维护性：无线BMS使得电池包的组装和维护更加灵活，便于电池的更换和升级。

支持电池的梯次利用和回收：无线BMS便于追踪电池状态，有助于电池的二次利用和回收。

无线BMS面临的技术挑战

通信可靠性：在复杂的汽车环境中，特别是电磁干扰，保证无线通信的稳定性和可靠性是一个挑战。

技术标准和法规：无线BMS需要满足汽车行业的安全和通信标准，如ISO 26262和ISO21434等级。

英飞凌无线BMS解决方案如何解决这些技术挑战

英飞凌无线BMS方案，主板采用了以高性能著称的MCU AURIX™ TC397及PMIC TLE35584，子节点为TLE9018DQK，以低功耗蓝牙芯片为数据传输媒介，选用了业界首科量产的汽车级符合BLE5.4协议的低功耗蓝牙芯片CYW89829。可以有效解决面临的技术挑战。

Connected Mesh 组网方式增强系统组网灵活性

Connected Mesh 组网方式给系统带来了更多的灵活性，它允许将子节点按组网通信数据传输方式分成两级，一级子节点可与主节点直接通信，二级子节点可通道一级子节点与主节点建立连接。这种组网方式，在系统经历复杂电磁环境或者机械结构反射障碍或远距离造成子节点通信困难或丢失时，可通过相邻节点实现数据回传。提高了系统的灵活性和可靠性。

图：Connected Mesh 组网方式

PAwR提高通信效率及可靠性

PAwR技术是Periodic Advertisement with Response的简写，蓝牙5.4协议支持该通信方式。相对于传统的通信方式，PAwR通信中主节点不必与所有子节点事先建立连接，可以直接以广播的方式传输命令及接收数据。因此，PAwR可以大大节省数据传输的时间，提高通信效率。在系统要求的数据刷新周期内，可以实现数据多次重传机制，减小误码率，提升通信的可靠性。

图：传统数据传输与PAwR参数对比

图：PAwR数据传输机制

以2M传输速率，50000传输数据容量为例，以下数据为无数据重传机制与一次重传数据误码率PER对比。其中可以看出误码率峰值有1.3974%降至0.036%，如果采用3次或4次重传，误码率会大幅降低。

图：PAwR数据传输机制数据对比

AFH动态监测机制降低数据误码率

AFH是英飞凌另一种处理机制，它可以实时监监测每个信道的通信质量，对信道进行动态的禁用和重启。如果发现某个信道在一段时间或工况下通信质量下降，可以暂时禁用该信道，此时，数据传输会避过该信道。当该信道的通信恢复，又可重启该信道。这样可以让系统的通信可靠性大幅提升。

图：AFH信道动态禁用与重启-1

同样以2M传输速率，50000传输数据容量为例，以下数据为AFH使能与未使能时无数据重传机制与一次重传数据误码率PER对比。其中可以看出无数据重传时误码率峰值有0.046%降至0.002%。

图：AFH信道动态禁用与重启-2

系统级功能安全及信息安全

英飞凌模拟前端TLE901x与控制器TC3xx均符合功能安全ASILD，端对端通过通信校验等功能安全机制覆盖随机及系统失效，实现系统功能安全ASIL-D级信息安全。

凭借在无线蓝牙和车规领域的多年应用经验，Infineon无线BMS解决方案，可提供从系统仿真到可靠性测试验证整套开发设计流程报告及技术支持，在保证产品可靠低成本的同时，可缩短项目开发周期及开发难度。