KOKY028A october 2020 – october 2020 BQ79600-Q1 , BQ79606A-Q1 , BQ79616-Q1 , CC2642R-Q1

TI의 유선과 무선 BMS 프로토콜

두 솔루션 모두에 사용되는 TI 프로토콜을 자세히 살펴보면 유선 솔루션은 차동, 양방향, 반이중 인터페이스를 사용하므로 고압측과 저압측 통신 인터페이스 모두에 송신기(TX)와 수신기(RX)가 있어 기본적으로 저압측에서 고압측으로 정보를 전파합니다. 이러한 TX 및 RX 기능은 디바이스의 베이스 또는 스택 감지를 기반으로 하드웨어에 의해 자동으로 제어되며, 데이터는 각 모듈에 전파되면 다시 클록됩니다. BQ796xx 디바이스의 RX 토폴로지는 RS-485와 유사하지만 설계 메커니즘이 추가되어 차량 환경의 일반적인 소음 상태로 인해 유발되는 높은 동상 전압을 감쇠합니다. 각 바이트는 2MHz에서 전송됩니다(펄스당 250ns 또는 커플릿당 500ns). 그림 4와 같이 각 바이트의 시간 간격은 UART 보 레이트(정상 작동 시 1Mbps)에 따라 다르지만 바이트 시간은 항상 동일합니다.

표 1 유선과 무선 BMS의 고려 사항.

고려 사항	유선 BMS	무선 BMS
무게	일반적 안정성 표준 전체 차량 중량 및 복잡성 증가	전체 차량 중량 및 복잡성 감소
설계 유연성 및 서비스 가능성	전체 설치 면적 증가로 유연성 감소 정비하기 더욱 어려움 케이블이 분리되는 모듈형	풋프린트가 작아 차량 내에서 설계 유연성이 높고 더 유연한 배치 가능 정비하기 더욱 쉬움
측정	전압 및 전류의 시간 동기화 측정은 위아래로 전파되어야 하므로 판독 간에 지연이 발생 지연 측정 기능으로 성능 개선 가능	무선 시스템은 자연적으로 시간 동기화 측정 강화된 동기화 감지 기능 추가 가능
안정성	유선은 안정적이고 기능 안전 표준을 충족하지만 시간이 지남에 따라 손상 가능 링 아키텍처에는 양방향 이중화 케이블이 내장 수리가 더 복잡할 수 있음	유지관리할 와이어 없음 설계로 혹독한 차량용 라디오 주파수 환경 및 비가시선 문제를 극복해야 합니다
보안	밀폐되어 안전한 시스템 통신	보안 프로토콜이 부족한 설계 불량 시스템은 침해가 발생 가능

그림 4 BQ796xx 바이트 수준 통신.

그림 5 유선 절연 회로 예시.

유선 인터페이스는 엄격한 차량용 EMC/EMI 사양 한도 내에서 안정성을 위해 정전식 또는 유도식 절연을 지원하도록 설계되었습니다. 그림 5는 커패시터와 초크 사용의 예시를 보여줍니다. 각 배터리 모니터 PCB(하나의 스택에 총 64개) 사이에 회로를 설계하여 다양한 크기의 차량 배터리 모듈을 지원할 수 있습니다.

차세대 EV를 개발하는 1등급 업체와 OEM 업체의 요구사항을 충족하기 위해 TI는 2.4GHz 주파수 대역에서 작동하는 Bluetooth® 저에너지 기술 기반의 독자적인 무선 BMS 프로토콜을 개발했습니다. 표 2에는 중앙 장치당 32개의 노드를 지원하는 스타 네트워크 구성, 처리량이 많고 지연 시간이 짧은 데이터 전송 기능, 기능 안전 관련 프로토콜을 포함한 TI 무선 BMS 프로토콜의 특징이 나열되어 있습니다.

표 2 TI의 무선 BMS 시스템 목표.

기능	목표
안전성이 중요한 반응 시간(지연 시간)	최대 100ms(안전)
데이터 처리량	무선 디바이스당 최대 400바이트
링크 안정성	99.9999%
보안	보안 및 암호화된 메시지
확장성	최대 32개 무선 디바이스 등
다중 클러스터 지원	예
기능 안전	시스템 수준 ASIL-D / ASIL-C
소비 전력	1차 노드에서 <1mA(평균), 2차 노드에서 <1mA(평균)
링크 버짓	>95dB
네트워크 형성 시간	<600ms

두 프로토콜 사이의 큰 차이점은 MCU로부터 상단 모니터로 신호를 전파하고 돌아오는 데이지 체인 꼬임쌍선 배선으로, 무선 스타 네트워크 구성에서 각 모듈은 호스트 프로세서와 개별적으로 통신할 수 있습니다. 두 솔루션 모두 차량용 시스템이 빠르고 안전하게 관련 배터리 팩 데이터를 제공하는 데 중요한 사양을 제공합니다.