百人會2021云論壇｜德州儀器師英：無線BMS會給新能源汽車帶來進一步變革

1月15日至17日，主題為“發展新格局與汽車產業變革”的第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)在北京舉行。今年的百人會論壇首次在網上舉行。來自國內外政府、行業組織、研究機構和相關企業的200多位代表在線分享觀點、交流心得。17日上午，以“新技術、新模式、新平臺、新生態”為主題的未來電池論壇拉開帷幕，大家深入探討了電池行業在新的發展格局下的發展戰略和政策。在論壇上，德州儀器中國區首席應用技術專家應時做了精彩的演講。以下為演講實錄:

在接下來的15分鐘里，我將代表德州儀器半導體技術有限公司給大家做一個關于無線BMS的專題報告，這是一個完整的符合ISO26262 ASIL-D標準的系統解決方案。這個解決方案上周也通過CES的平臺在全球推出，今天也通過EV100論壇的平臺在國內推出。當我們考慮電動汽車的BMS系統時，我們會在系統層面上考慮一些設計挑戰，因為在現有的電池組中，每個電池組、每個電池單元和每個模塊都通過電纜連接，我指的是通信電纜。目前新能源汽車的電池組里所有的通訊基本都是菊花鏈式的，需要線纜。為了保證整個通信的可靠性，線纜全部采用材料密度相對較高的重銅線，所以會。此外，我們在與客戶溝通時發現，對于一個BMS系統來說，其故障率往往出現在線纜和連接器上，這使得傳統BMS的成本和維護付出了相當大的代價。另一方面，電池組中銅線的容量也使得一些空間無法放置電池，這意味著可能會浪費一些空間。基于這些設計挑戰，我們在傳統有線樓宇管理系統的基礎上進行了一些技術創新。在這兩張框圖的左側，您可以看到我們傳統有線BMS的PPT。左邊框圖的右邊部分是CSU，它在電池的管理單元中。我們可以看到有一個菊花鏈電纜連接，它將每個模塊串聯起來，然后與BMU通信。另外，每個CSU之間以及通信橋芯片和BMU之間會有很多電氣隔離器件和器件，這些隔離器件也會帶來一些成本。所以在右邊的無線創新BMS系統中，我們可以拋棄菊花鏈的厚重銅線電纜連接，也可以去掉很多隔離器件，使得整個BMS系統的成本更加優化。TI的BMS方案有幾個特點。首先是在2020年夏天，該系統通過了TUV罕見的ISO26262 ASIL-D系統功能安全認證。眾所周知，當我們談論任何系統的功能安全時，我們談論的是系統級別。作為一個完整的系統，我們的整個BMS系統解決方案獲得了TUV少有的認證。我們BMS系統的無線通信網絡是專門針對無線BMS應用的具體使用場景而開發的一套無線通信網絡協議，我們可以實現99.999%的無線網絡可用性。另外，在電池管理本身的技術方案上，可以實現不同模塊和平臺之間的跨越。在設計的時候，我們都使用相同的設計系統，可以兼容最多種類的電池，模塊的大小，甚至像CTP這樣各種不同的設計平臺。TI的無線BMS方案中的兩個核心器件是我們的CC2662和BQ79616芯片。左邊的CC2662芯片是我們滿足汽車Q100認證的無線通信芯片，它是一個無線片上系統，即它包括一個單片機，無線通信和協議站都集成在里面。剛才提到我們專門為無線BMS系統開發的專有無線BMS的網絡方案也是提前集成在這個芯片里的。這個芯片本身就是Q100，也是符合ISO26262 QM的芯片。右邊的BQ79616就是我們現在正在推廣的BMS的監控和平衡管理芯片。雖然這個芯片這里只寫BQ79616，但它是一個系列，兼容12串、14串、16串等多種串……48伏應用的數字組合，該系列芯片與軟件兼容。當不同的模塊和組件組合時，它可以帶來更大的方便和成本。如果我們恰好需要一個28串電池的模塊，如果用16串芯片，就會有兩串16或者32，4串的管理單元就浪費了。如果用我們的12串配16串芯片，正好是28串，不會浪費任何一個通道。剛才我提到了無線網絡的可用性。我提到我們無線網絡的可用性可以達到99.999%。也就是說無線網絡故障的概率非常非常低。一旦出現故障，我們可以在300毫秒內重新建立無線連接網絡。此外，我們設計了無線網絡的通信時序，可以大大提高數據存儲和無線傳輸的低延遲。數據存儲容量可以達到1.2Mbps，然后每個節點的延遲會控制在兩毫秒以下。那么電池監控本身就可以讓每個無線節點向主MCU發送精度誤差不超過兩毫伏的電池電壓數據和溫度數據，網絡包的錯誤率控制在10的負7次方。除了網絡可用性和功能安全性這些方面，系統信息安全還有很多考慮因素。我們的網絡具有獨特的密鑰交換和刷新功能、設備間的相互認證和調試安全性等。這些都是基于AES128位加密處理器，通過軟件實現的。我們無線BMS的解決方案不僅僅是兩個芯片，還有從軟件到硬件的一整套設計，可以幫助我們的客戶在很短的時間內完成整套系統的設計和調試。在性能方面，它可以支持超過100個節點。如果每個節點有16串，那么電池組非常龐大，基本滿足目前各種新能源汽車行業使用的電池組的容量和電壓。然后，每個節點都有小于2毫秒的超低延遲。在每個節點上，每個節點都會被打上一個時間戳來完成通信，這樣每個小區測到的時間點就可以同步。這個解決方案從現在開始可以從我們的網站或者我們售樓處的同事那里獲得，無論是硬件還是軟件。我們的SDK是無線BMS網絡的SDK，可以在TI.COM網站免費下載，在TI.COM也可以購買到這個無線BMS的開發套件。這兩款芯片CC2662和BQ79616也已經完全量產。最后，我想強調一下，德州儀器作為全球領先的半導體供應商，多年來一直深耕中國市場。目前，我們在中國有3個R&D中心、17個銷售辦事處和一個端到端的生產、包裝和測試工廠。2021年，我們工廠的二期也將投入使用。由此可以看出，TI在中國市場的投入正在不斷加深，我們正在不斷努力，在中國設計，在中國制造，然后在中國服務我們在中國的本地客戶。在汽車領域，我們幾年前就有了垂直服務，各個方面的客戶，從車廠到供應商，一直都有專業的服務團隊。從半導體產品的創新來說，我們目前有7000多種汽車級產品。從2014年開始，我們的汽車電子專用芯片每年以數百的增量增加。未來幾十年，我們將繼續加大對汽車電子的投資。每年，如果你關注我們的報告，我們會在汽車電子和研發方面投入很多，除了芯片產品，我們還在系統層面為客戶提供很多解決方案，比如我剛才提到的無線BMS解決方案。到目前為止，我們已經有150多個像剛才提到的無線BMS這樣的系統級解決方案，作為一些參考設計或者基本的模塊化設計提供給我們的客戶，讓我們的客戶在開發自己的產品時不會從零開始，然后盡可能的縮短設計時間。到目前為止，我們在汽車領域的參考設計已經超過350種，我們所有的芯片和方案都符合汽車電子所要求的行業質量標準的要求。另外，在供應安全方面，我們在全球有14個生產基地，這也是德州儀器與大多數半導體公司的區別，即我們的產能屬于德州儀器本身。我剛剛提到了CFAB，這將是一個……o在成都做一個集前端制造和后端安裝測試于一體的自動化工廠。我們每年為汽車電子開發的專有技術和封裝也會有很多創新和發明，讓產品的可靠性和新能源的價格比不斷提高。另一個是保證質量，按時交貨，按時交貨的核心取決于我們14個生產基地的生產能力。因此，我們相信在未來幾年，無線BMS將為新能源汽車帶來進一步的變化，使其更輕、更高效，然后更安全。1月15日至17日，主題為“發展新格局與汽車產業變革”的第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)在北京舉行。今年的百人會論壇首次在網上舉行。來自國內外政府、行業組織、研究機構和相關企業的200多位代表在線分享觀點、交流心得。17日上午，以“新技術、新模式、新平臺、新生態”為主題的未來電池論壇拉開帷幕，大家深入探討了電池行業在新的發展格局下的發展戰略和政策。在論壇上，德州儀器中國區首席應用技術專家應時做了精彩的演講。以下為演講實錄:

在接下來的15分鐘里，我將代表德州儀器半導體技術有限公司給大家做一個關于無線BMS的專題報告，這是一個完整的符合ISO26262 ASIL-D標準的系統解決方案。這個解決方案上周也通過CES的平臺在全球推出，今天也通過EV100論壇的平臺在國內推出。當我們考慮電動汽車的BMS系統時，我們會在系統層面上考慮一些設計挑戰，因為在現有的電池組中，每個電池組、每個電池單元和每個模塊都通過電纜連接，我指的是通信電纜。目前新能源汽車的電池組里所有的通訊基本都是菊花鏈式的，需要線纜。為了保證整個通信的可靠性，線纜全部采用材料密度相對較高的重銅線，所以會。此外，我們在與客戶溝通時發現，對于一個BMS系統來說，其故障率往往出現在線纜和連接器上，這使得傳統BMS的成本和維護付出了相當大的代價。另一方面，電池組中銅線的容量也使得一些空間無法放置電池，這意味著可能會浪費一些空間。基于這些設計挑戰，我們在傳統有線樓宇管理系統的基礎上進行了一些技術創新。在這兩張框圖的左側，您可以看到我們傳統有線BMS的PPT。左邊框圖的右邊部分是CSU，它在電池的管理單元中。我們可以看到有一個菊花鏈電纜連接，它將每個模塊串聯起來，然后與BMU通信。另外，每個CSU之間以及通信橋芯片和BMU之間會有很多電氣隔離器件和器件，這些隔離器件也會帶來一些成本。所以在右邊的無線創新BMS系統中，我們可以拋棄菊花鏈的厚重銅線電纜連接，也可以去掉很多隔離器件，使得整個BMS系統的成本更加優化。TI的BMS方案有幾個特點。首先是在2020年夏天，該系統通過了TUV罕見的ISO26262 ASIL-D系統功能安全認證。眾所周知，當我們談論任何系統的功能安全時，我們談論的是系統級別。作為一個完整的系統，我們的整個BMS系統解決方案獲得了TUV少有的認證。我們BMS系統的無線通信網絡是專門針對無線BMS應用的具體使用場景而開發的一套無線通信網絡協議，我們可以實現99.999%的無線網絡可用性。另外，在電池管理本身的技術方案上，可以實現不同模塊和平臺之間的跨越。在設計的時候，我們都使用相同的設計系統，可以兼容最多種類的電池，模塊的大小，甚至像CTP這樣各種不同的設計平臺。TI的無線BMS方案中的兩個核心器件是我們的CC2662和BQ79616芯片。左邊的CC2662芯片是我們遇到的Q100 cer的無線通信芯片……它是一個無線片上系統，即它包括一個單片機，無線通信和協議站都集成在其中。剛才提到我們專門為無線BMS系統開發的專有無線BMS的網絡方案也是提前集成在這個芯片里的。這個芯片本身就是Q100，也是符合ISO26262 QM的芯片。右邊的BQ79616就是我們現在正在推廣的BMS的監控和平衡管理芯片。雖然這個芯片這里只寫BQ79616，但它是一個系列，從12串、14串、16串等多種串數組合兼容48伏應用，該系列芯片兼容軟件。當不同的模塊和組件組合時，它可以帶來更大的方便和成本。如果我們恰好需要一個28串電池的模塊，如果用16串芯片，就會有兩串16或者32，4串的管理單元就浪費了。如果用我們的12串配16串芯片，正好是28串，不會浪費任何一個通道。剛才我提到了無線網絡的可用性。我提到我們無線網絡的可用性可以達到99.999%。也就是說無線網絡故障的概率非常非常低。一旦出現故障，我們可以在300毫秒內重新建立無線連接網絡。此外，我們設計了無線網絡的通信時序，可以大大提高數據存儲和無線傳輸的低延遲。數據存儲容量可以達到1.2Mbps，然后每個節點的延遲會控制在兩毫秒以下。那么電池監控本身就可以讓每個無線節點向主MCU發送精度誤差不超過兩毫伏的電池電壓數據和溫度數據，網絡包的錯誤率控制在10的負7次方。除了網絡可用性和功能安全性這些方面，系統信息安全還有很多考慮因素。我們的網絡具有獨特的密鑰交換和刷新功能、設備間的相互認證和調試安全性等。這些都是基于AES128位加密處理器，通過軟件實現的。我們無線BMS的解決方案不僅僅是兩個芯片，還有從軟件到硬件的一整套設計，可以幫助我們的客戶在很短的時間內完成整套系統的設計和調試。在性能方面，它可以支持超過100個節點。如果每個節點有16串，那么電池組非常龐大，基本滿足目前各種新能源汽車行業使用的電池組的容量和電壓。然后，每個節點都有小于2毫秒的超低延遲。在每個節點上，每個節點都會被打上一個時間戳來完成通信，這樣每個小區測到的時間點就可以同步。這個解決方案從現在開始可以從我們的網站或者我們售樓處的同事那里獲得，無論是硬件還是軟件。我們的SDK是無線BMS網絡的SDK，可以在TI.COM網站免費下載，在TI.COM也可以購買到這個無線BMS的開發套件。這兩款芯片CC2662和BQ79616也已經完全量產。最后，我想強調一下，德州儀器作為全球領先的半導體供應商，多年來一直深耕中國市場。目前，我們在中國有3個R&D中心、17個銷售辦事處和一個端到端的生產、包裝和測試工廠。2021年，我們工廠的二期也將投入使用。由此可以看出，TI在中國市場的投入正在不斷加深，我們正在不斷努力，在中國設計，在中國制造，然后在中國服務我們在中國的本地客戶。在汽車領域，我們幾年前就有了垂直服務，各個方面的客戶，從車廠到供應商，一直都有專業的服務團隊。從半導體產品的創新來說，我們目前有7000多種汽車級產品。從2014年開始，我們的汽車電子專用芯片每年以數百的增量增加。未來幾十年，我們將繼續加大對汽車電子的投資。每年，如果你關注我們的報告，我們會在汽車電子和研發方面投入很多，除了芯片產品，我們還在系統層面為客戶提供很多解決方案，比如我剛才提到的無線BMS解決方案。到目前為止，我們已經有超過150個系統級解決方案，比如剛才提到的無線樓宇管理系統，這些都是提供給我們的客戶作為參考的……ence設計或基本模塊化設計，讓我們的客戶在開發自己的產品時不會從零開始，然后盡可能縮短設計時間。到目前為止，我們在汽車領域的參考設計已經超過350種，我們所有的芯片和方案都符合汽車電子所要求的行業質量標準的要求。另外，在供應安全方面，我們在全球有14個生產基地，這也是德州儀器與大多數半導體公司的區別，即我們的產能屬于德州儀器本身。我剛才提到了CFAB，它也將是一個集成前端制造和后端安裝和測試的自動化工廠。我們每年為汽車電子開發的專有技術和封裝也會有很多創新和發明，讓產品的可靠性和新能源的價格比不斷提高。另一個是保證質量，按時交貨，按時交貨的核心取決于我們14個生產基地的生產能力。因此，我們相信在未來幾年，無線BMS將為新能源汽車帶來進一步的變化，使其更輕、更高效，然后更安全。

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