概述
假如期望锂离子电池长期牢靠运转，就需求适当当心。这类电池不能在其充电状况 (SOC) 规模的极端点上运转。跟着时刻推移和使用量添加，锂离子电池的容量会减小，并且各节电池容量之间会呈现差异，因而对体系中的每节电池都有必要加以办理，以坚持这些电池处于所限制的 SOC 规模之内。
为了给车辆供给足够的电力，需求数十或数百节电池装备成一长串，以发生高达 1000V 或更高的电压。电池电子体系有必要以这种高电压运转，并按捺共模电压效应，一起对电池串中的每节电池别离地加以丈量和操控。这些电子体系有必要能够从电池组中的每节电池向中央处理点发送信息。
此外，在车辆或其他大功率使用中，高压电池组面临着恶劣的运转状况，例如运转时电气噪声十分大，工作温度改变规模很宽等。人们期望电池办理电子体系最大极限扩展运转规模、延伸寿数、进步安全性和牢靠性，一起最大极限下降本钱、减小尺度和分量。
凌力尔特公司电池监督 IC 的不断进步使现在的轿车电池组完结了高功用、长寿数和高牢靠性。无线电池办理体系 (BMS) 有望进一步进步整个电池体系的安全性和牢靠性。
电池监督
在 2008 年，凌力尔特公司宣告推出首款高功用多节电池组监督器 LTC6802。LTC6802 的首要功用包含：以 0.25% 的最大整体丈量误差在 13ms 内丈量多达 12 节锂离子电池;多个 LTC6802 IC 可串联衔接以一起监督很长的高压电池串中的每节电池。多年来，凌力尔特现已对 LTC6802 进行了屡次改善。凌力尔特 LTC68XX 系列的一切器材都方案用于混合动力/电动型轿车 (HEV)、电动型轿车 (EV) 以及其他高压、大功率电池组，以进行精准的电池办理。
LTC6811 是凌力尔特最新的多节电池组监督器，选用了超安稳电压基准、高压多路转换器和两个 16 位增量累加 ADC。LTC6811 能够以高于 0.04% 的电压精确度丈量多达 12 节串联衔接的电池。在最快速 ADC 形式，一切电池可在 290μs 时刻内完结丈量。选用 8 个可编程 3 阶低通滤波器设置时，LTC6811 可供给超卓的降噪功用。因而能够得到杰出的电池丈量精确度，然后完结精准的电池办理，以增大电池包容量、进步安全性并延伸寿数。
每个 LTC6811 都包含两个内置的 1MHz 串行接口、一个用于连至本地微处理器的 SPI 接口和专有两线 isoSPI 接口。isoSPI 接口供给两种通讯挑选：多个器材能够以菊链方法连至 BMS 主器材 (主处理器);或许多个器材能够以并联方法寻址及连至 BMS 主处理器。
模块化电池包
大功率轿车体系需求很多电池，为了习惯这种状况，电池常常分红电池包，并涣散在车辆内各种可用空间中。在一个典型的电池模块中有 10 到 24 节电池，多个模块能够以不同装备方法拼装，以合适多种车辆渠道。模块化规划简化了保护和保修问题，并能够作为十分大型电池组的根底。模块化规划答应电池包涣散在较大的区域内，以更有效地使用空间。
要在 EV/HEV 的高电磁搅扰 (EMI) 环境中支撑分布式、模块化拓扑，需求牢靠的通讯体系。阻隔式 CAN 总线和凌力尔特的 isoSPI 为在这种环境中完结模块互连供给了通过行车验证的解决方案。
CAN 总线在轿车使用中很成功，它为电池模块互连供给了一种十分老练的网络，可是需求一些额定的组件。例如，通过 LTC6811 的 SPI 接口布置阻隔式 CAN 总线，需求添加一个 CAN 收发器、一个微处理器和一个阻隔器。CAN 总线的首要缺陷是，添加这些组件增大了本钱和所需电路板空间。
图 1：选用 CAN 总线的模块化 BMS 电子体系
一种能够替代 CAN 总线的接口是凌力尔特的立异性两线 isoSPI 接口。这种 isoSPI 接口集成到了每一个 LTC6811 中，选用简略的变压器和单对双绞线，而不是 CAN 总线所需的 4 条线。isoSPI 接口供给很高的抗 RF 噪声性，用这种接口，很多模块可通过很长的电缆以菊链方法衔接，并以高达 1Mbps 的数据速率运转。
图 2：选用 isoSPI 接口以菊链方法衔接的模块化 BMS 电子体系
无线 BMS
在无线 BMS 中，每个模块都是通过无线衔接而不是 CAN 总线电缆或 isoSPI 双绞线对互连的。凌力尔特现在正在展现业界首款选用无线轿车电池办理体系 (BMS) 的概念车。这款选用无线 BMS 的概念车归于 BMW i3 类型，选用了 LTC6811 电池组监督器和凌力尔特的 SmartMesh® 无线网格网络产品，替代了电池包和电池办理体系之间的传统有线衔接。这种全无线 BMS 车辆的演示代表着一项重大突破，由于关于电动型和混合动力 / 电动型车辆所选用并由多节电池组成的大型电池组而言，这供给了改善牢靠性、下降本钱及布线复杂性的潜力。
人们要求轿车制造商保证驾车一族在驾驭电动型和混合动力 / 电动型轿车时既安全又牢靠。凌力尔特现在寻求逾越电池监督 IC 既有的安全性和牢靠性，进一步在高度振荡的轿车环境中应对或许发生的衔接器、电缆和束线布线的机械毛病。迄今为止，人们一向以为，车辆中的金属和高 EMI 环境太严格了，无线体系不或许牢靠运转。但是，SmartMesh 网络可运用多样化的通路和频率绕过障碍物传送无线信息，并下降搅扰，然后供给了真实冗余的互连体系。SmartMesh 嵌入式无线网络在工业物联网使用中通过现场验证，可在严格环境中供给牢靠性 >99.999% 的数据传输，例如火车车厢监督、采矿、工业处理厂等环境。无线 BMS 概念车供给导线衔接般的牢靠性，消除了机械衔接器毛病问题，这表明无线技能有望明显进步整体体系牢靠性，简化轿车电池办理体系的规划。
图 3：选用 SmartMesh 网络的模块化 BMS 电子体系
其他优点
选用 SmartMesh 网络的 BMS 有潜力供给现在有线体系无法供给的新功用。无线网格网络答应灵敏地放置电池模块，以及在曾经不合适束线布线的当地装置传感器。通过简略地添加支撑 SmartMesh 的传感器，BMS 主器材也能够搜集与电池充电状况 (SOC) 核算精确度有密切关系的其他数据，例如电流和温度。SmartMesh 用几微秒时刻就能够主动完结每个节点的时刻同步，并精确地给每个节点的丈量值加盖时刻戳。能够让车辆中不同当地的丈量值与时刻相关，关于更精确地核算电池充电状况 (SOC) 和健康状况 (SOH) 而言，这是一种强壮的功用。在每个模块处具本地处理才能的 SmartMesh 节点改善了 BMS 的运转，还有或许完结智能电池模块，这类模块能够供给模块确诊和通讯，以进步拼装和服务水平。
关于 SmartMesh 网络
SmartMesh 无线传感器网络产品包含芯片和预先认证的 PCB 模块，还有网格网络软件，能够让传感器在严格的工业物联网 (IoT) 环境中通讯。
SmartMesh 产品通过现场验证，有超越 5 万个客户网络布置在 120 个国家。通过在严格的 RF环境中供给 > 99.999% 的数据牢靠性，SmartMesh 无线传感器网络得到了工业 IoT 供给商的信赖，可在无需干涉的状况下接连多年牢靠地供给要害的传感器和操控数据。
图 4：SmartMesh IP 无线传感器网络
SmartMesh 特色
· 通过验证：通过现场验证，在工业 4.0 使用中供给 >99.999% 的牢靠性
· 牢靠：时刻同步、通道跳频网格技能能根据自我确诊主动地削减毛病
· 安全：牢靠的安全措施包含 NIST 认证的 AES128 加密
互连方法比较
以下方框图杰出显现了 CAN 总线、isoSPI 和 SmartMesh 网络之间不同的电气衔接方法：
图 5：选用 CAN 总线的电池监督互连方法
图 6：选用 isoSPI 的电池监督互连方法
图 7：选用 SmartMesh WSN 的电池监督互连方法
图 8：选用 SmartMesh WSN 的电池监督和附加传感器的互连方法
总结
凭仗抢先的电池监督器和牢靠的无线网络技能，凌力尔特公司现已做好充分准备，能够评价能够怎样、何时以及在哪里布置无线 BMS。有了 SmartMesh 无线 BMS，就有望弃用易于需求保护的衔接器、电缆和线束。无线 BMS 可通过 SmartMesh 的可扩展性和时刻戳数据搜集才能扩展 BMS 功用。凌力尔特不断与客户协作，以供给高功用模仿及电源解决方案。
无线 BMS 的优点
· 无需易于需求保护的衔接器、电缆和线束
· 答应添加新的传感器以进一步进步牢靠性
· 简化了主动拼装和电池保护，为规划师供给了额定的机械规划灵敏性
· 答应精准地搜集时刻戳数据，这也能够进一步改善 SOC / SOH 核算
