工程師說(shuō) | 電池管理系統(tǒng)的趨勢(shì)、課題和對(duì)策

大家好，我是來(lái)自瑞薩電子的津田。瑞薩電子提供了車(chē)載級(jí)鋰離子電池控制系統(tǒng)評(píng)測(cè)套件（ISL78714BMS5XBEKIT1Z，ISL78714XB-EVKIT1Z），并正在考察無(wú)線電池管理系統(tǒng)。

我參與了電池控制系統(tǒng)評(píng)測(cè)套件的示例應(yīng)用程序的軟件、模型的開(kāi)發(fā)以及無(wú)線電池管理系統(tǒng)的PoC（Proof of Concept）模型的示例應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

本文將從電池的電芯數(shù)量的觀點(diǎn)，對(duì)電池管理系統(tǒng)的趨勢(shì)、課題以及對(duì)策進(jìn)行說(shuō)明。

1. 電池組和電池管理系統(tǒng)

電池組是提供驅(qū)動(dòng)EV的電力，組是由多個(gè)電芯構(gòu)成。比如1個(gè)電芯3.5V，96個(gè)電芯串聯(lián)構(gòu)成的一組電池電壓為：3.5×96=336V。電池管理系統(tǒng)的功能是監(jiān)測(cè)電池的電芯電壓、電池組電流和溫度、均衡電池中各電芯的電壓（此功能稱為電芯均衡）、控制電池組的繼電器，通過(guò)檢測(cè)值算出電池的充電率、劣化率等。

2. 電池的趨勢(shì)

我認(rèn)為電池的趨勢(shì)主要有兩個(gè)：一是為了增加續(xù)航里程的大容量化；另一個(gè)是為了實(shí)現(xiàn)高效率的高電壓化。從電芯數(shù)量來(lái)看，大容量化會(huì)增加并聯(lián)電芯的數(shù)量，高電壓化會(huì)增加串聯(lián)電芯的數(shù)量。

基于以上，我認(rèn)為電池組中的電芯數(shù)量有增加的趨勢(shì)。

3. 電池管理系統(tǒng)的趨勢(shì)

根據(jù)電池組的電芯數(shù)增加的觀點(diǎn)，我認(rèn)為以下是電池管理系統(tǒng)的趨勢(shì)：由于一個(gè)電芯監(jiān)測(cè)連接的電芯是有限的，所以電芯監(jiān)測(cè)會(huì)增加，從而導(dǎo)致電芯監(jiān)測(cè)間的電線、連接器增加。

4. 電池管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

在電芯監(jiān)測(cè)間的電線、連接器增加的情況下，我認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問(wèn)題：一是由于電池組的分割等布局更改，會(huì)導(dǎo)致電線長(zhǎng)度、成本、重量的增加；另一個(gè)是電線的斷線，連接器的接觸不良等障礙的增加。

5. 電池管理系統(tǒng)的對(duì)策

對(duì)于以上兩個(gè)問(wèn)題的對(duì)策，我認(rèn)為可以把MCU和電芯監(jiān)測(cè)（Cell Monitor）間的通信從有線更改為無(wú)線。

上述的電池管理系統(tǒng)被稱為無(wú)線電池管理系統(tǒng)（wBMS）。

哪種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)更適合無(wú)線電池管理系統(tǒng)？就通信距離而言，無(wú)線通信分為短距離無(wú)線通信、PAN（Private Area Network）、LAN（Local Area Network）、MAN（Metropolitan Area Network）、WAN（Wide Area Network）。其中無(wú)線電池管理系統(tǒng)被分類(lèi)為PAN。此外，PAN也存在多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。例如ZigBee、Bluetooth?、Bluetooth? Low Energy（BLE）。從通信速度、能量消耗的觀點(diǎn)上看，BLE更適用于無(wú)線電池管理系統(tǒng)。

根據(jù)上述內(nèi)容，無(wú)線電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成請(qǐng)參考下圖。

我們目前正在編寫(xiě)上述系統(tǒng)的PoC軟件。在PoC軟件開(kāi)發(fā)中，需要解決MCU和BMIC間的通信時(shí)間問(wèn)題，我們將在今后的相關(guān)文章中進(jìn)行說(shuō)明，歡迎持續(xù)關(guān)注瑞薩電子公眾號(hào)。

作者：津田 哲治

Principal Engineer