有線 BMS とワイヤレス BMS の比較と検討事項

このホワイト・ペーパーが注目するのは、パック内で接続されている各バッテリ・モニタ・デバイスとホスト・マイコンの間の通信インターフェイスです。どちらの例も、BQ796xx モニタ・ファミリを使用します。典型的な有線ソリューションは、複数のバッテリ・モジュールの間をツイストペア・ケーブルで接続し、多数のバッテリ・モニタをデイジーチェーン方式でケーブル接続します。一方、ここで取り扱うワイヤレス通信方式は、データを送信するためにワイヤレス・マイコンである CC2642R-Q1 を使用します。

図 2 で提示している有線ソリューションは、バッテリ管理ユニットまたはバッテリ・モニタ・ユニット (BMU) ボードを左側に配置しています。このボードは、ホスト・マイコンと、通信ブリッジ・デバイスである BQ79600-Q1 を搭載しています。この BMU は、このマイコンと、他の BQ796xx モニタ・デバイスの間のインターフェイスとして動作します。これらの BQ796xx は、図の右側にあるセル・モニタ・ユニット (CMU) に搭載済みで、接続先は、複数を組み合わせて使用している実際のバッテリ・セルです。これらの CMU はツイストペア・ケーブルを使用して、各バッテリ・モニタ・デバイスのハイサイドとローサイドの両方をデイジーチェーン形式で相互接続してあります。また、オプションでリング・ケーブルを取り付けることも可能で、その場合は 1 箇所のケーブル破損が発生した状況でも、破損が発生していないもう 1 つの方向から送信を実施する能力を確保できます。この有線ソリューションは、デイジーチェーン接続ケーブルのどちらかの側で絶縁部品を必要とします。その結果、ノイズの多い環境で信頼性の高い通信を確実に実施し、電磁干渉 (EMI) と電磁適合性 (EMC) に関する自動車分野の厳格な制限に耐えることができます。

もう一方のワイヤレス・ソリューションは、ワイヤレス・インターフェイスを使用し、UART (universal asynchronous receiver-transmitter、汎用非同期トランシーバ) のデータをワイヤレス・トランシーバ・デバイス経由でホスト・マイコン宛に送信します。

図 3 は、CMU を 図 1 より簡略化した形式で提示していますが、ワイヤレス・レシーバ・ノードを追加し、セルのデータをワイヤレス形式でホストに送り返すのに使用できる追加のデバイスを CMU が使用できることを示しています。この結果、図 2 に示した 2 個の CMU を自然な方法で互いに絶縁することができます。

これら両方のソリューションの間での大きな違いは、有線ソリューションのツイストペア・ケーブル配線をワイヤレス・ソリューションが各 BMU に搭載している CC2642R-Q1 デバイスで置き換えたことです。

一見すると、余分なデバイスを追加した結果、ケーブル配線方式に比べて複雑度とコストが上昇する可能性が生じるように思える可能性もありますが、次の点を考慮してください。まず、ケーブル配線にもコストが発生し、重量が増加します。次に、通信の信頼性を確保するために、高性能の絶縁部品をツイストペア・インターフェイスのどちらかの側に配置する必要が生じます。表 1 に、有線とワイヤレスそれぞれのバッテリ管理ソリューションに関する他の検討事項の概略を掲載しています。