Das drahtlose BMS basierend auf der Simple-Link-Wireless-MCU CC2662R-Q1 wurde vom TÜV Süd als ASIL-D-konform bewertet. (Bild: Texas Instruments)
Die Wireless-BMS-Lösung soll Automobilherstellern die Möglichkeit geben, die Komplexität ihrer Designs zu verringern, die Zuverlässigkeit zu steigern und das Fahrzeuggewicht zu reduzieren, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Die Lösung beinhaltet ein Evaluierungsmodul für den mit 2,4 GHz getakteten Simple-Link-Wireless-Mikrocontroller CC266R-Q1, Software und Funktional-Safety-Ressourcen wie ein Safety Manual, eine FMEA (Failure Mode and Effects Analysis), eine Diagnose-Analyse (FMEDA), den Konzeptreport des TÜV Süd und mehr.
Die Bewertung der quantitativen und qualitativen Fehlererkennungs-Performance des Functional-Safety-Konzepts der drahtlosen BMS-Lösung sowie die Bewertung des Automotive Safety Integrity Level D (ASIL D) nach ISO-Norm 26262 wurde vom TÜV Süd durchgeführt. Mit einem eigens für die Wireless-BMS-Anwendungen entwickelten Funk-Protokoll zielt das Konzept auf die Detektierung von Kommunikationsfehlern sowie auf Security-Aspekte ab.
Das mithilfe der MCU CC266R-Q1 implementierte, proprietäre Protokoll ermöglicht einen robusten und skalierbaren Datenaustausch zwischen einem hostseitigen Systemprozessor und dem neu vorgestellten Batterie-Monitor und -Balancer BQ79616-Q1. Letzterer bietet ein Wake-up-at-fault-Feature und ermöglicht mit einem SPI/UART-Kommunikations-Interface eine vollständige Abschaltung des Systems, wenn das Fahrzeug geparkt oder abgeschaltet wird. Ein integrierter digitaler Tiefpassfilter und ein präziser A/D-Wandler sollen für hohe Signalmessgenauigkeit sorgen. In 400-V-Systemen soll der Balancer Batteriefehler innerhalb von 100 ms erkennen.
Hohe Netzwerkverfügbarkeit, geschützte Bereitstellung
Dei Netzwerkverfügbarkeit soll laut Hersteller bei mehr als 99,999 Prozent und die Zeit für den Neustart des Netzwerks bei maximal 300 ms liegen. Mit der Wireless-MCU sorgen Zeitslots mit hohem Datendurchsatz und geringer Latenz dafür, dass die Daten vor Verlust oder Verfälschung geschützt sind. Mehrere Batteriezellen können dabei ihre Spannungs- und Temperaturdaten mit einer Genauigkeit von ±2 mV und einer Netzwerk-Paketfehlerrate von unter 10 an die Haupt-MCU übermitteln. Potenziellen Bedrohungen können OEMs mit den Security-Ressourcen von TI entgegentreten, zu denen der Austausch und die Auffrischung der Schlüssel, die eindeutige Bausteinerkennung, Debug-Sicherheit, der Schutz des Software-IP durch einen JTAG-Lock, beschleunigte 128-Bit-AES-Kryptographie und Message-Integrity-Checks gehören.
Skalierbare Systemdesigns für Elektrofahrzeuge
Das Wireless-BMS-Konzept von TI setzt auf Skalierbarkeit, wobei das deterministische Protokoll die Realisierung eines Batteriemoduls, in dem ein einziges Wireless-System-on-Chip (SoC) mit mehreren Batteriemonitoren des Typs BQ79616-Q1 verbunden ist. So sidn verschiedene Konfigurationen, wie etwa Systeme mit 32, 48 oder 60 Zellen realisierbar. Mit einer nach Herstellerangaben erreichbaren Latenz von unter 2 ms pro Knoten und der zeitsynchronen Messung über sämtliche Knoten hinweg ist das System für bis zu 100 Knoten ausgelegt. Die Wireless-MCU isoliert die einzelnen Zellüberwachungs-Einheiten voneinander, sodass Daisy-Chain-Isolationsbausteine nicht notwendig sind.
Als Starthilfe für Designprojekte stehen das Simple-Link-Wireless-BMS-Software-Development-Kit sowie das Evaluations-Modul CC266RQ1-EVM-WBMS zur Verfügung. Der Batteriemonitor- und -Balancer BQ79616 kommt im gleichen Gehäusetyp (10 mm × 10 mm, thermisch optimiertes HTQFP mit 64 Pins) im gleichen Gehäusetyp mit unterschiedlichen Kanaloptionen. Dies sorgt für Pinkompatibilität und die vollständige Wiederverwendbarkeit von Hard- und Software auf allen Plattformen.
(na)
