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汽车无线BMS热度依旧,无线BMS连接协议对比

Robot Vision 来源:电子发烧友网 作者:李宁远 2022-06-24 09:53 次阅读
从无线BMS到无线MCU,我们可以看到无线连接技术是其中相当重要的一部分。合适的无线连接技术从一开始就决定了整个设计决策,它直接决定了应用的协议互操作性、距离、稳健性以及适用场景。

要说能够实现无线连接的技术,其实不在少数,不管是蓝牙Zigbee、Thre还是Wi-Fi、专有2.4GHz都能实现。在无线产品市场我们可以找到很多支持不同连接协议的产品,TI近期就推出了全新的低功耗蓝牙无线MCU,ADI在SmartMesh产品也在不断扩充。我们从无线BMS出发,看看两家在无线BMS上发展最领先的应用在无线BMS上的连接协议做了哪些增强。

TI专有无线通信协议

在TI的无线BMS方案中,采用了无线MCU和器实现检测,数据通过无线传输的方式与主控芯片完成通信。该无线传输基于其专有的无线BMS协议,能够实现快速组网。据TI官方资料,通过专有的无线通信协议进行数据传输,能实现低延时、高传输速率,低数据丢包率。
(无线连接,TI)

该无线方案中的协议,是TI基于2.4GHz频段中运行的低功耗Bluetooth技术编制的专有无线BMS协议,每个中央单元可支持多达32个节点的星型网络配置,有助于提高吞吐量,降低数据延迟,数据存储量可以做到1.2Mbps,每个节点的延迟会控制在两个毫秒以下。该协议也是TI专有的,在SimpleLink系列无线MCU中经常能看到它的身影。

以10个节点的网络为例,TI的无线BMS协议可以实现10-7甚至更好的数据包错误率。这意味着在52.222小时的无线BMS操作中,任何节点的数据都只有100ms是不可用的,换个说法则是在协议下设备正常运行的时间是〉99.999%的。因为每个无线设备都是独立的,整个无线BMS协议的网络可用性也〉99.999%。而且这种专有的2.4GHz与传统的2.4GHz具有互操作性。

考虑到其他无线技术会共用该频带,TI的专有无线BMS协议为了在这个拥挤的频带里减少冲突,在通信前会使用跳频找到一个开放的信道,因此在连接稳健性上有比较好的保障。唯一的弊端在于远距离连接应用中不太适用,但是对于无线BMS这样的应用这一点也无需担心。

ADI SmartMesh

SmartMesh其应用范围远不止在无线BMS中建立连接,它在所有严苛的环境中都有广泛的应用。SmartMesh分为SmartMesh IP和SmartMesh HART。网络均是由mote和manager两部分构成,在硬件上使用的我们上期提到的LTC5800。

SmartMesh HART符合工业无线领域的Wireless HART标准,SmartMesh IP技术更倾向于IP寻址能力,二者均使用dust时间同步技术,功耗极低,平均路由节点功耗50uA,可靠性极高,在无线BMS复杂的射频环境下,SmartMesh可靠度超99.99%。一般来说,SmartMesh IP成本更低而且也更灵活。
(SmartMesh,ADI)

SmartMesh中的mesh技术与传统的树状路由相比,具有多条路径,manager会自动判断最佳路径。每个器件都有冗余的路径以克服由于干扰、物理遮挡或多径衰落导致的通信中断。与其他网状技术不同的是不需要进行既耗费功率又耗费时间的路径再发现。

而SmartMesh中不能不提的就是时间同步通道跳频技术,TSCH网络中的每个数据包交换通道都会跳频以避开干扰和多路径衰落。另一方面不同设备之间的多次数据传送可以在不同通道上同时发生,增大了网络带宽。此外,TSCH网络高可用性的占空比基本不会出现数据包碰撞问题,网络十分密集且可以拓展,而不会产生削弱RF信号的自干扰。

应对恶劣的汽车射频环境

无线BMS应用的连接技术需要面对的最大的困难仍旧在恶劣的汽车射频环境上。TI的无线BMS方案通过ISO26262 ASIL-D系统功能安全认证之外,在协议拓扑上还增加了衰减高共模电压设计机制以对抗汽车嘈杂的工况产生的高共模电压;ADI的SmartMesh的成对通道跳频以及动态网络优化也尽可能在对抗恶劣的射频环境。

一边是始终悬在头顶的电磁兼容性鸿沟,一边是无线BMS带来的成本和性能的高性价比,有些车厂还在观望,有些车厂已经开始启动无线BMS换代。最近凯迪拉克LYRIQ搭载ADI的SmartMesh做足了宣传,在这股“无线风”之下,电池性能迭代优化不用再换车或许真的离消费者已经不远了?
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