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深度：電動(dòng)汽車(chē)有必要采用無(wú)線(xiàn)BMS嗎？

2022-02-26 00:31:15·  來(lái)源：知化汽車(chē)  
　
無(wú)線(xiàn)BMS一直是BMS領(lǐng)域一個(gè)比較活躍和吸引人關(guān)注的領(lǐng)域，探索較早、產(chǎn)業(yè)化最快的是TI（收購(gòu)了凌特），早期有在BMW i3上的技術(shù)展示（由凌特提供），到現(xiàn)在即將在通
無(wú)線(xiàn)BMS一直是BMS領(lǐng)域一個(gè)比較活躍和吸引人關(guān)注的領(lǐng)域，探索較早、產(chǎn)業(yè)化最快的是TI（收購(gòu)了凌特），早期有在BMW i3上的技術(shù)展示（由凌特提供），到現(xiàn)在即將在通用Ultium平臺(tái)上的量產(chǎn)（由AD（Analog Devices）提供）。無(wú)線(xiàn)BMS在摸索了多年之后，似乎終于要迎來(lái)了大規(guī)模應(yīng)用的曙光。
那么，為什么要采用無(wú)線(xiàn)BMS，無(wú)線(xiàn)BMS的本質(zhì)是什么，有沒(méi)有必要采用無(wú)線(xiàn)BMS？這里我們分別來(lái)探討下。
1、為什么要采用無(wú)線(xiàn)BMS
當(dāng)前的BMS方案因?yàn)橛羞B線(xiàn)線(xiàn)的存在（傳遞信號(hào)所需要）有很多的不足，概況來(lái)講：
（1）線(xiàn)束、及其插接頭一直都是發(fā)生失效和故障較多的地方，減少這些連接件的存在，可以降低電池包的失效率，提高運(yùn)行的安全可靠性；
（2）線(xiàn)束、及其插接頭在整包布置的時(shí)候需要額外地考慮其走線(xiàn)、空間，這消耗了電池包寶貴的可用空間，減少它們的存在，能夠提高整包的體積能量密度；
（3）線(xiàn)束（往往是銅線(xiàn)），及其插接頭，增加額外的重量、成本，會(huì)降低電池包的能量密度、增加整車(chē)的成本；
（4）線(xiàn)束，及其插接頭往往是需要人工來(lái)進(jìn)行裝配，這會(huì)增加整包生產(chǎn)的工時(shí)，增加人力成本，減少這些生產(chǎn)過(guò)程，能夠提升生產(chǎn)效率，降低制造成本。
這些是我們能夠直觀理解到的，也是能夠直接見(jiàn)效的，無(wú)線(xiàn)BMS本身還有其他的優(yōu)勢(shì)，在后面再補(bǔ)充。
2、無(wú)線(xiàn)BMS的本質(zhì)是什么
無(wú)線(xiàn)BMS的本質(zhì)是用無(wú)線(xiàn)通信的技術(shù)，減少了從控CSU之間、從控與主控BMS之間的連接線(xiàn)，而電壓&溫度的采樣、以及將電壓和溫度傳送至從控CSU的方案不受影響；此外，BMS與繼電器、Pyrofuse、整車(chē)VCU之間的控制連接線(xiàn)也不受影響，這些地方當(dāng)前主流的方案均可使用。這點(diǎn)可以從AD的方案中看出，如下，左圖是當(dāng)前常規(guī)型BMS，右圖是無(wú)線(xiàn)BMS方案。
減少的是模組Module與從控CSU之間的灰色線(xiàn)、CSU之間與CSU和主控BMS之間的藍(lán)色線(xiàn)（菊花鏈）。
從TI的示例中也可以看出，所替代的僅是上圖（常規(guī)BMS）中的虛線(xiàn)部分。

去掉這些線(xiàn)束，這些位置的連線(xiàn)即是通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體的說(shuō)，通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)芯片，這個(gè)芯片會(huì)與目前已經(jīng)在使用的采集芯片和主控器芯片集成在一起，來(lái)構(gòu)成新的BMS板子。
以TI的無(wú)線(xiàn)BMS方案為例，主要由兩部分構(gòu)成，一個(gè)是負(fù)責(zé)電芯電壓和溫度采樣的監(jiān)控&均衡從控模塊CSU，一個(gè)是主控單元。
監(jiān)控&均衡的模塊由采集芯片BQ79616-Q1+無(wú)線(xiàn)通信芯片CC2662R-Q1構(gòu)成，BCU部分也是加上了無(wú)線(xiàn)通信芯片CC2662R-Q1。
其中，采集芯片BQ79616-Q1與現(xiàn)在常規(guī)的BMS采集芯片類(lèi)似，主要組成如下，最低采集6串電芯，可支持到12串、14串、16串。TI的這款芯片有個(gè)特別之處，在于它宣稱(chēng)可以在硬件水平上做到功能安全ASIL D的等級(jí)，而不需要軟件再去做相應(yīng)的安全開(kāi)發(fā)。
無(wú)線(xiàn)通信芯片CC2662R-Q1的構(gòu)成如下，它是TI自己開(kāi)發(fā)的一個(gè)芯片，最主要的是它的通信協(xié)議也是自己開(kāi)發(fā)的。

由于沒(méi)有線(xiàn)束這種實(shí)物連接的存在，主控MCU和從控CSU之間無(wú)需再做額外的電絕緣處理，這進(jìn)一步減少了無(wú)線(xiàn)BMS在硬件電路上的元器件成本，和設(shè)計(jì)組裝的復(fù)雜性。
3、有沒(méi)有必要采用無(wú)線(xiàn)BMS
但是真的有必要上無(wú)線(xiàn)BMS嗎？就目前的BMS方案來(lái)看，我覺(jué)得不一定，主要還是成本。
首先，無(wú)論AD也好，還是TI也好，在對(duì)比當(dāng)前BMS方案時(shí)，所對(duì)比的是非常久遠(yuǎn)的方案：有長(zhǎng)長(zhǎng)的線(xiàn)束、有錯(cuò)綜復(fù)雜的布置，但實(shí)際上它僅僅是減少?gòu)目?、主控之間的連接，其他領(lǐng)域的連接技術(shù)已經(jīng)進(jìn)化了，比如現(xiàn)在用FPC代替采樣、或是直接將采集板與電芯布置在一起，用busbar等完成采樣或直接與電芯接觸（代表的案例是Model S Plaid、漢EV CTP、MODEL 3/Y），但這些位置的線(xiàn)束，并不是因?yàn)椴捎昧藷o(wú)線(xiàn)BMS而省掉的。
由于現(xiàn)在電芯在電池包內(nèi)的高度集成，已經(jīng)把從、主控之間的連接簡(jiǎn)化為2-3根線(xiàn)束，不再是復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只是無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。

另一個(gè)方面，無(wú)線(xiàn)BMS在模組技術(shù)時(shí)代，能更好地應(yīng)用于電池包退役后的梯次利用（模組級(jí)別），但隨著電池包更高的集成度，模組時(shí)代也正在被淘汰，一切都還有太多的不確定因素。
單從技術(shù)角度來(lái)看，無(wú)線(xiàn)BMS無(wú)疑是值得研究的，不僅僅是零部件廠家，整車(chē)企業(yè)、電池企業(yè)包括寧德時(shí)代都在研究；但從商業(yè)和產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，這最終仍是個(gè)成本與收益的較量，在現(xiàn)行的BMS集成方案上，看不到無(wú)線(xiàn)所代來(lái)的顯著優(yōu)勢(shì)。
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