工程师说 | 电池管理系统的趋势、课题和对策

大家好，我是来自瑞萨电子的津田。瑞萨电子提供了车载级锂离子电池控制系统评测套件（ISL78714BMS5XBEKIT1Z，ISL78714XB-EVKIT1Z），并正在考察无线电池管理系统。

我参与了电池控制系统评测套件的示例应用程序的软件、模型的开发以及无线电池管理系统的PoC（Proof of Concept）模型的示例应用程序的开发。

本文将从电池的电芯数量的观点，对电池管理系统的趋势、课题以及对策进行说明。

1. 电池组和电池管理系统

电池组是提供驱动EV的电力，组是由多个电芯构成。比如1个电芯3.5V，96个电芯串联构成的一组电池电压为：3.5×96=336V。电池管理系统的功能是监测电池的电芯电压、电池组电流和温度、均衡电池中各电芯的电压（此功能称为电芯均衡）、控制电池组的继电器，通过检测值算出电池的充电率、劣化率等。

2. 电池的趋势

我认为电池的趋势主要有两个：一是为了增加续航里程的大容量化；另一个是为了实现高效率的高电压化。从电芯数量来看，大容量化会增加并联电芯的数量，高电压化会增加串联电芯的数量。

基于以上，我认为电池组中的电芯数量有增加的趋势。

3. 电池管理系统的趋势

根据电池组的电芯数增加的观点，我认为以下是电池管理系统的趋势：由于一个电芯监测连接的电芯是有限的，所以电芯监测会增加，从而导致电芯监测间的电线、连接器增加。

4. 电池管理系统的挑战

在电芯监测间的电线、连接器增加的情况下，我认为会产生两个问题：一是由于电池组的分割等布局更改，会导致电线长度、成本、重量的增加；另一个是电线的断线，连接器的接触不良等障碍的增加。

5. 电池管理系统的对策

对于以上两个问题的对策，我认为可以把MCU和电芯监测（Cell Monitor）间的通信从有线更改为无线。

上述的电池管理系统被称为无线电池管理系统（wBMS）。

哪种无线标准更适合无线电池管理系统？就通信距离而言，无线通信分为短距离无线通信、PAN（Private Area Network）、LAN（Local Area Network）、MAN（Metropolitan Area Network）、WAN（Wide Area Network）。其中无线电池管理系统被分类为PAN。此外，PAN也存在多种无线标准。例如ZigBee、Bluetooth®、Bluetooth® Low Energy（BLE）。从通信速度、能量消耗的观点上看，BLE更适用于无线电池管理系统。

根据上述内容，无线电池管理系统的构成请参考下图。

我们目前正在编写上述系统的PoC软件。在PoC软件开发中，需要解决MCU和BMIC间的通信时间问题，我们将在今后的相关文章中进行说明，欢迎持续关注瑞萨电子公众号。

作者：津田 哲治

Principal Engineer