Elektrofahrzeuge: Drahtloses Batteriemanagement

POWERMANAGEMENT AUTOMOTIVE

Texas Instruments stellt ein drahtloses Batteriemanagement-System (BMS) für Elektrofahrzeuge (EV) vor. Die Lösung beinhaltet ein Evaluierungsmodul für den 2,4GHz SimpleLink Wireless-Mikrocontroller CC2662R-Q1, Software und Functional-Safety-Ressourcen wie ein Safety Manual, eine Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (Failure Mode and Effects Analysis, FMEA), eine Diagnose-Analyse (FMEDA) und den Konzeptreport des TÜV SÜD.



TI beauftragte beim TÜV SÜD, eine unabhängige Evaluierung der quantitativen und qualitativen Fehlererkennungs-Performance seiner Functional-Safety-Konzepts der Wireless-BMS-Lösung. Außerdem sollte für die Automobilhersteller die Erreichbarkeit des Automotive Safety Integrity Level (ASIL) D bewertet werden. 


Das Funk-Protokoll

Mit einem neuen, eigens für Wireless-BMS-Anwendungen entwickelten Funk-Protokoll zielt das Functional-Safety-Konzept der Wireless-BMS-Lösung speziell auf die Detektierung von Kommunikationsfehlern sowie auf Security-Aspekte ab. Das mithilfe des Wireless-Mikrocontrollers CC2662R-Q1 implementierte, proprietäre Protokoll ermöglicht einen Datenaustausch zwischen einem hostseitigen Systemprozessor und dem Batterie-Monitor und -Balancer BQ79616-Q1

Mit der nach eigener Angabe branchenweit höchsten Netzwerkverfügbarkeit von mehr als 99,999% und einer Netzwerk-Restartzeit von maximal 300ms soll das von TI mit dem Wireless-Mikrocontroller CC2662R-Q1 implementierte BMS-Funkprotokoll auf dem Niveau leitungsgebundener Verbindungen liegen. Mit diesem Wireless-Mikrocontroller sorgen spezielle, hohen Durchsatz und geringe Latenz bietende Zeitschlitze dafür, dass die Daten vor Verlust oder Verfälschung geschützt werden. Mehrere Batteriezellen können dabei ihre Spannungs- und Temperaturdaten mit einer Ungenauigkeit von ±2mV und einer Netzwerk-Paketfehlerrate von unter 10-7 an den Haupt-Mikrocontroller übermitteln. Potenziellen Bedrohungen können Automobilhersteller mit den Security-Ressourcen von TI entgegentreten, zu denen der Austausch und die Auffrischung der Schlüssel, die eindeutige Bausteinkennung, Debug-Sicherheit, der Schutz des Software-IP durch einen JTAG-Lock (Joint Test Action Group), beschleunigte 128-Bit-AES-Kryptografie (Advanced Encryption Standard) und Message Integrity Checks gehören. 

Es sind verschiedene Konfigurationen, wie etwa Systeme mit 32, 48 oder 60 Zellen realisierbar. Das System ist dank der branchenweit geringsten Latenz von unter 2 ms pro Knoten und der zeitsynchronisierten Messungen über sämtliche Knoten hinweg für bis zu 100 Knoten ausgelegt. Der Wireless-Mikrocontroller CC2662R-Q1 isoliert die einzelnen Zellüberwachungs-Einheiten voneinander, sodass auf Daisy-Chain-Isolationsbausteine verzichtet werden kann.


Als Starthilfe für Designprojekte können kostenlos ...

das SimpleLink Wireless BMS Software Development Kit (SDK) herunterladen und außerdem das SimpleLink Wireless BMS Evaluation Module (CC2662RQ1-EVM-WBMS) erworben werden, das für 999,- US$ angeboten wird. Der Wireless-Mikrocontroller CC2662R-Q1 ist zum Preis von 2,79 US$ (ab 1.000 Stück) erhältlich. Der 16-kanalige BQ79616-Q1 besitzt ein 10mm x 10mm großes, thermisch optimiertes HTQFP-Gehäuse (Thin Quad Flat Package) mit 64 Pins und kostet 6,90 US$ (ab 1.000 Stück).

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