新能源BMS行業應用一直嘗試著新技術，比如各CELL間無源向著有源（主動）均衡鉗位，菊鏈間的有線向無線通信，各極耳間NTC多線束向溫控IC單總線監測等”

“國產品已經用越級產品的價格打降級的同等器件在” “國產替代不是強需求，國產spec創造才是需求，做一樣的東西沒太大意思。”

 “平替uncovered且成熟的市場，無論是風險還是推廣成本都要小很多. 破壞性創新還是需要有吃飽或起碼溫飽且有一定新技術開發實力的公司承載。90%企業甚至更多還是想法先掙快錢和活下去” “人口基數太大了，這還沒算上電路應用行業、芯片分銷及周邊相關行業。理解的是不僅僅是需要理念上的純破壞性創新，還需要市場前期推廣，產品設計可接受度，資金鏈支持，上下游供應鏈配合等等都太需要時間“”

“磁隔器件，國際一線范兒還是需要在動力電池PACK上找機會，有源鉗位有望在中大功率工業儲能上被機會采用，無線級聯通信BMS除了成本和可靠性上的成熟度之外還需要應用剛需促進，目前看3、5年甚至10年時間動力電池應用有線隔離變壓器的socket無法撼動。"

"無論是磁隔還是容隔都是有線菊鏈方式，相對無線方式還是有其穩定性優勢。"

"無線我不知道在1000v堆疊的包里面，一個閃電來了，數據錯誤會怎樣?" "除了電涌，還有各級間2.4G有限資源同頻干擾，RF內外輻射、高吞吐量、低延遲及鏈接穩定性等諸多難題。TI SimpleLink是這方面的先性者。"

"雖然在動力電池應用上TI的AFE, 電池監控器、MCU/SOC還不能算是一線品牌，但在中大功率儲能、工業儲能、逆變電力都是不可或缺的存在"

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BMS均衡方式

基于外電壓均衡策略是一種常用的均衡方式，其核心思想是根據電池的外電壓來判斷電池組的一致性，并采取相應的均衡措施。具體來說，當電池組中某些電池的電壓較高時，可以通過降壓放電措施來實現均衡；而當電池組中某些電池的電壓較低時，則可以采用充電抬壓均衡的方法。這種均衡方式簡單易懂，只需測量電池的外電壓就可以進行均衡判斷。然而，它也存在一些弊端，容易受到電池內部參數的影響，長期使用可能導致均衡判斷不穩定。

恒定均流電阻均衡充電電路

得注意的是，外電壓均衡策略在實際應用中還需要考慮電池組中電池的串聯系統以及充放電過程中的動態特性。通過合理設計和調整均衡參數，可以更好地實現電池組的均衡管理，提高電池組的性能和壽命。

基于容量均衡策略

基于容量的均衡策略是以電池內部容量的使用率作為判斷標準，旨在達到[敏感詞]地提高電池組整體容量的利用率。具體而言，該策略通過對電池組內各個單體電池的容量進行評估，并采取合適的均衡措施來實現容量的[敏感詞]化利用。這種均衡策略的優點在于，它可以更全面地考慮電池組中各個單體電池的容量差異，從而提高整體性能。不過，由于容量測試一般只能在靜置狀態下進行，所以該策略對于動態條件下的均衡控制并不適用。

為了更好地實現基于容量的均衡策略，研究人員可以探索更先進的測試方法，如在線容量測量等，以便實時監測電池組中各個單體電池的容量變化，從而實現更精準的均衡控制。

基于剩余電量SOC的均衡策略

基于剩余電量SOC（State of Charge）的均衡策略是以各個電池的SOC作為均衡衡量標準，通過控制電池的充放電過程來實現均衡。由于SOC與容量性質相似，因此基于SOC的均衡控制策略也可以提高電池組容量的總體利用率。該均衡策略的優點在于，只需針對電池的SOC進行測量，并不考慮單體電池的容量，實用性較好。因此，它可以在實際應用中方便地實現電池組的均衡管理。不過，基于SOC的均衡策略也需要考慮電池組中電池的串聯系統以及充放電過程中的動態特性，以確保均衡控制的準確性和穩定性。

充放電均衡電路的功能分類：

充放電均衡電路主要分為充電狀態下的電壓均衡、放電狀態下的均衡以及充放電動態均衡三種。

1、充電狀態下的電壓均衡

充電狀態下的電壓均衡策略主要是針對過充情況而設計的。它通過開關電阻均衡方式或能量轉換式均衡方式來實現均衡。開關電阻均衡方式是在電池組中的電壓過高時，通過開啟電阻來消耗多余的能量，從而達到均衡的目的。能量轉換式均衡方式則是將過高電壓的能量轉化為其他形式的能量，如熱能等。這種均衡方式可以有效防止電池的過充現象，保護電池的安全性。

2、放電狀態下的均衡

放電狀態下的均衡主要是對單體電池進行均衡控制。均衡電路會向容量較低的單體電池傳輸能量，使其能量消耗較多，從而實現電池組的均衡。放電狀態下的均衡方式可以根據檢測到的單體電池電壓的大小來調整均衡電壓和時間，以達到均衡的效果。

3、充放電動態均衡

充放電動態均衡是一種綜合了充電和放電兩種均衡方式的策略。它同時在充電和放電過程中進行均衡操作，以實現電池組的均衡。這種均衡策略可以更全面地考慮電池組中各個單體電池的狀態，從而提高整體性能和壽命。在實際應用中，充放電動態均衡可以通過控制電流和電壓來實現，以達到均衡的效果。

總結起來，均衡電路的功能主要包括充電狀態下的電壓均衡、放電狀態下的均衡以及充放電動態均衡。通過合理設計和調整均衡參數，可以實現電池組的均衡管理，提高電池組的性能和壽命。不同的均衡方式可以根據實際情況選擇使用，或者綜合運用多種方式來實現更好的均衡效果。所以均衡對于目前的電芯來講，是一個很重要的功能。均衡功能的實現方案分為兩種，有源（主動）均衡和無源（被動）均衡；被動均衡就是用電阻放電，主動均衡就是讓電荷在電芯之間流動，其實關于這兩種的叫法也有一些爭議，不做展開；其中無源（被動) 均衡在現實中應用的比較多，而有源(主動) 的較少。

BMS主動均衡方案

車載ESS（動力電池系統）保持良好的一致性是避免性能下降、確保理想壽命的關鍵。因此一方面電池應該具備較好的先天一致性，即同一型號檔位的電池單體的一致性；通過設計、材料、制造、工藝、篩選控制保證電池在使用之前的差異。另一方面電池在集成為系統時需具備良好后天一致性，即確保機械層面的（維持各單體電池一致的機械應力）、熱管理層面的（維持各單體電池一致的溫度）、電氣連接層面的（維持一致的連接阻抗）、荷電狀態層面的（維持一致的SOC）一致性。由此可見將維護電池系統一致性的任務完全寄托于電池管理系統的均衡功能是不現實的，均衡功能更應該被看做差異產生后的補救措施，而在ESS開發過程中更多的資源應該放在避免差異的產生上。因此目前在乘用車領域簡單可靠的被動均衡方案更為適用，而性能出色的主動均衡很難有一席之地。當然如果在先天一致性不能保證的領域（如回收電池梯次利用），或保障后天一致性成本很高的領域（如商用車，有著電池容量大、安裝位置差異大、開發周期短等因素的制約）主動均衡還是有著比較廣泛的應用前景。本文主要梳理一下主動均衡的幾種實現方式。

1. 電池均衡的本質

電池系統組是由眾多電池串聯而成的，因此經過每一節電池的電流均為I0。在充電場景下假設第N節電池率先達到工作電壓上限，且希望其余電池繼續保持當前充電電流時，就需要在第N節電池上并聯上一個支路以分流一部分能量。

被分流的能量如果通過電阻發熱耗散的方式進行則被定義為被動均衡。

若被分流的能量通過轉遞能夠再次被存儲利用則被定義為主動均衡。主動均衡方案的多樣性就在于這些能量如何被傳遞，被傳遞到了哪里。

2. 能量傳遞方式

一般電路中常見的能量傳遞方式包括：電感、電容、變壓器、變換器（Buck/Boost等）。采用變壓器是目前主動均衡方案中比較常見的技術路線。

放電模式下一般采用底部均衡策略（Bottom balancing），BMS識別出Module中容量較低的Cell單體，控制變壓器原邊導通，由外部向Cell轉移能量。

充電模式下一般采用頂部均衡策略（Top balancing），BMS識別出Module中容量較高的Cell單體，控制變壓器副邊導通，由Cell向外部轉移能量。

3. 能量傳遞路徑

（1） Cell to Cell

首先我們會想到的方案是將這部分能量在單體與單體之間互相傳遞，直接從荷電態高的轉移至低的，相當于“劫富濟貧”。但是如果采用這種技術路線，則在實現上需要數量龐大的開關矩陣才能完成指定單體間的互相傳遞，可操作性不強。

（2）Cell to Module
然后我們會想到讓每一節電池都能將能量反饋到整個Module上，相當于“平均分配”。這總方案顯然能夠有效降低復雜度。缺點在于Module和Module之間無法實現能量轉移，因此Module之間的一致性問題依然存在。另一方面Module中電池串聯數量在不同的項目中可能是不同的，而采用變壓器的繞組需要根據Cell電壓范圍和Module電壓范圍進行匹配選型，在產品的通用性上可能有影響。

（3）Cell to LV
還有一種可以實現的方式是讓每一節電池都將能量反饋到低壓電池上，相當于“先統一上繳國家，再由國家精準扶貧”。一方面能量偏高的Module多上繳，可以控制Module間的一致性差異。另一方面，Cell的電壓和低壓電池電壓（12V或24V）是比較確定的，產品通用性會比較好。

4. 主動均衡方案

（1） Linear LTC3300
LTC3300可實現6節電池的均衡控制，與LTC680x通過SPI交互。從選擇的能量傳遞路徑上看，這個方案屬于Cell to Module型，但為了克服Module間能量無法傳遞的問題，LTC3300支持將能量傳遞至相鄰Module。

（2）Linear LT8584
LT8584則是單節均衡控制芯片，并且是單向，與LTC680x的C12和S12連接。

（3） TI EMB1499 + EMB1428
TI與Linear的解決方案[敏感詞]的區別在于無需對每一節電池配一個變壓器，而是通過開關矩陣控制選擇目標單體電池和變壓器連接，減少變壓器數量。EMB1428為7通道的開關矩陣驅動器，EMB1499為雙向變壓器控制器。

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TI無線BMS解決方案

TI的無線BMS解決方案使汽車制造商能夠降低其設計的復雜性、提高可靠性并減輕汽車重量，從而延長行駛里程。得益于能夠靈活地跨生產模型調整設計，汽車制造商可以通過TI全面的無線BMS產品更快地過渡到生產階段，此類無線BMS產品包括：SimpleLink2.4GHz CC2662R-Q1無線微控制器(MCU)評估模塊，軟件和功能安全驅動工具(如安全手冊；失效模式與影響分析FMEA；失效模式影響和診斷分析FMEDA；TV SD概念報告等)。

無線電池管理系統的應用將是電動汽車市場中一個日益增長的趨勢，因為這類進展提供了更大的設計靈活性，相對于傳統系統也降低了復雜性和成本，TI展示了一個將這些優勢與ASIL D合規性相結合的解決方案，為業界樹立了一個可遵循的標準。

符合ISO 26262的ASIL D的要求

為了減少汽車制造商的開發時間，TI已要求領先的功能安全權威機構TV SD針對以下方面進行獨立的可行性評估：TI無線BMS功能安全概念的定量和定性錯誤檢測性能，汽車制造商符合汽車安全完整性等級ASIL D認證，以及更高水準的國際標準化組織(ISO)26262認證。

TI的無線BMS功能安全概念采用專為無線BMS使用案例開發的新無線協議，解決了通信錯誤檢測和安全問題。借助CC2662R-Q1無線MCU實現的專有協議，可以在主機系統處理器與新發布的BQ79616-Q1電池監控器和平衡器之間進行穩定可靠和可擴展的數據交換。

安全地實現業界出色的網絡可用性

與有線連接相比，TI通過CC2662R-Q1無線MCU實現電池管理系統的無線協議，可以提供業界出色的網絡可用性(超過99.999%)和300ms的網絡重啟更大可用性。該無線MCU可提供高吞吐量和低延遲的專用時隙以防止數據丟失或損壞，同時使多個電池單元能夠以±2mV的精度向主MCU發送電壓和溫度數據，且網絡數據包錯誤率小于10-7。汽車制造商可以利用TI提供的安全驅動工具減少潛在威脅，例如：密鑰交換和刷新；獨特的設備身份驗證；調試安全；基于聯合測試行動小組(JTAG)協議鎖定的軟件IP保護；高級加密標準(AES)128位加密加速和消息完整性檢查。

在多平臺上進行可靠擴展和系統級設計

考慮到汽車制造商的長期設計需求，TI的無線BMS創新技術在業界具有更高的可擴展性。確定性協議可提供市場上更高的吞吐量，使汽車制造商能夠在不同的電池配置下(如具有32、48和60個電池單元的系統等)，將采用單個無線片上系統的電池模塊與多個BQ79616-Q1電池監控器相連。該系統設計可支持多達100個節點，每個節點都達到業界更低的延遲(低于2ms) ，并且每個節點的測量均可實現時間同步。CC2662R-Q1無線MCU獨立于各個電池單元監控裝置之外，不再需要菊花鏈隔離組件，因此也減少了相應的成本。BQ79616-Q1電池監控器和平衡器在同一封裝類型中提供不同的通道選項，同時提供了引腳對引腳的兼容性，并支持在任何平臺上完全重復使用既有的軟件和硬件。

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關于無線BMS的優缺點分析

一、為什么選用無線BMS？

1、結構上更安全
從現在開始，我們無需再為鋰電池組的PACK焊接電壓采集信號線而煩惱。只需將它們串聯或并聯連接即可，大大減少了配線的復雜性。此外，更重要的是，這種連接方式避免了由于線束問題所帶來的各種隱患。

2、能量密度提升
減少鋰電池組的線束，使電池組空間利用效率提高，重量、體積都得到改善，能量密度也提高了。

3、整體PACK的成本降低
減少了線束連接插件，監控模塊等等部件的成本。

4、更智能化更簡易化
通過CAN總線通訊，無線傳輸，對監控管理電池組的電壓、SOC、電流、溫度、運行狀態等參數更加智能化了。無線BMS可以收集電池的數據，不僅可以預測電池的性能，還可以跟蹤監測到整車生產、倉儲運輸、售后維護、電池回收等等，整個鋰電池組的生命周期都將數據化。

二、無線BMS哪些難關或挑戰？
無線電池管理系統(wBMS)的新時代，安全任務成為焦點。只有在從設備到網絡以及電動汽車電池的整個生命周期都能確保安全的情況下，才能實現 wBMS 技術的全部優勢。從這個角度來看，安全性需要系統級的設計理念，包括流程和產品。
1、無線BMS應用到整個電池組PACK中，它的電磁兼容性是個難關。
2、抗干擾的穩定性上，也是一種挑戰，一旦無線BMS的無線傳輸被干擾，未能及時對鋰電池組做出保護響應，隱患無窮。

三、以T1為例：無線BMS的本質是什么

無線BMS的本質是用無線通信的技術，減少了從控CSU之間、從控與主控BMS之間的連接線，而電壓&溫度的采樣、以及將電壓和溫度傳送至從控CSU的方案不受影響；此外，BMS與繼電器、Pyrofuse、整車VCU之間的控制連接線也不受影響，這些地方當前主流的方案均可使用。

這點可以從AD的方案中看出，如下，左圖是當前常規型BMS，右圖是無線BMS方案。

減少的是模組Module與從控CSU之間的灰色線、CSU之間與CSU和主控BMS之間的藍色線（菊花鏈）。從TI的示例中也可以看出，所替代的僅是上圖（常規BMS）中的虛線部分。

如果想要擺脫那些繁瑣的線束，就需要依靠無線通信技術。這種技術通過一個小巧的無線芯片來實現，它能夠與現有的采集芯片和主控器芯片無縫集成，從而組成全新的BMS板。換句話說，我們可以通過這種無線通信技術來簡化電池管理系統的結構，并提高整個系統的可靠性和穩定性。

以TI的無線BMS方案為例，主要由兩部分構成，一個是負責電芯電壓和溫度采樣的監控&均衡從控模塊CSU，一個是主控單元。

監控&均衡的模塊由采集芯片BQ79616-Q1+無線通信芯片CC2662R-Q1構成，BCU部分也是加上了無線通信芯片CC2662R-Q1。

其中，采集芯片BQ79616-Q1與現在常規的BMS采集芯片類似，主要組成如下，[敏感詞]采集6串電芯，可支持到12串、14串、16串。TI的這款芯片有個特別之處，在于它宣稱可以在硬件水平上做到功能安全ASIL D的等級，而不需要軟件再去做相應的安全開發。

無線通信芯片CC2662R-Q1的構成如下，它是TI自己開發的一個芯片，最主要的是它的通信協議也是自己開發的。

由于沒有線束這種實物連接的存在，主控MCU和從控CSU之間無需再做額外的電絕緣處理，這進一步減少了無線BMS在硬件電路上的元器件成本，和設計組裝的復雜性。

四、有沒有必要采用無線BMS

有必要上無線BMS嗎？就目前的BMS方案來看，個人覺得不一定，主要還是成本。

首先，無論AD也好，還是TI也好，在對比當前BMS方案時，所對比的是非常久遠的方案：有長長的線束、有錯綜復雜的布置，但實際上它僅僅是減少從控、主控之間的連接，其他領域的連接技術已經進化了，比如現在用FPC代替采樣、或是直接將采集板與電芯布置在一起，用busbar等完成采樣或直接與電芯接觸（代表的案例是Model S Plaid、漢EV CTP、MODEL 3/Y），但這些位置的線束，并不是因為采用了無線BMS而省掉的。

由于現在電芯在電池包內的高度集成，已經把從、主控之間的連接簡化為2-3根線束，不再是復雜的設計，只是無法實現全自動化。

下面看下無線BMS的優缺點（下圖來自于TI官網），表格中有一個重要因素沒有考慮，即成本；目前大家看到無線BMS在電動汽車上面沒有廣泛地推廣起來（基本大家都在觀望和預研），其重要的原因就是成本問題。

前面提到過，無線BMS方案增加了一個無線的MCU，它的成本現階段還不能被減少網絡變壓器與線束來吸收掉。

另一個方面，無線BMS在模組技術時代，能更好地應用于電池包退役后的梯次利用（模組級別），但隨著電池包更高的集成度，模組時代也正在被淘汰，一切都還有太多的不確定因素。

“單從技術角度來看，無線BMS無疑是值得研究的，不僅僅是零部件廠家，整車企業、電池企業包括寧德時代都在研究；但從商業和產業化角度來看，這最終仍是個成本與收益的較量，在現行的BMS集成方案上，看不到無線所代來的顯著優勢。”

五、無線BMS哪些方案

要說能夠實現無線連接的技術，其實不在少數，不管是藍牙、Zigbee、Thread還是Wi-Fi、專有2.4GHz都能實現。在無線產品市場我們可以找到很多支持不同連接協議的產品。

大家之前都接觸過各種廠家的無線BMS實現方案，如TI的無線介紹：舉個具體的例子，TI無線方案實現方式如下（圖片來自于TI官網），每一個采集板上面有AFE進行正常的電芯監控，然后采集板與主控板之間通過無線方式進行連接。

無線BMS解決方案主要目標是將BMS的采集板與控制板之間的通信做成無線的方式，下圖為菊花鏈通信與無線通信的架構對比（來自于TI官網）：

目前電動汽車上的BMS方案中，采集板與控制板之間主要是菊花鏈通信，具體協議與每個廠家的AFE綁定，但對外都是差分通信的形式，還需要網絡變壓器做隔離傳輸；換成無線方案后，采集板可以去掉網絡變壓器、信號連接器以及線束，但新增了無線的MCU，如下圖TI方案中的CC2662，另外無線協議目前看也是與每個廠家綁定的，相互之間不兼容。

可以提供無線BMS方案的廠家目前已經有很多了，例如TI、ADI、偉世通等等，針對具體無線的協議細節本文就不展開了；另外還見過一家名叫Dukosi的無線BMS方案很特別，它們利用近場無線通信（NFC）技術，采集板、控制板背面靠近同一條線即可建立通信，而這條線與單板之間是非電氣式接觸的形式。

不過無線BMS現階段確實有量產的應用場合，在華為的基站儲能中使用過一個名字叫做iBAT的產品，它就是一個無線的BMS采集板，每個采集板采集對象是鉛酸電池，可以看到單板為12V供電，來自于電池本身。

其內部PCBA如下圖所示，單板上面只有一個采樣輸入連接器，對外的通信方式為ZigBee無線通信，單板上面還可以看到PCB走線天線，使用了TI的CC2538無線MCU。

華為的這種應用中，由于每一個鉛酸電池尺寸比較大，成組不容易，所以每個電池都配置了各自的采集器，這樣的話通信線束的規模一下子就上來了，所以這里選用無線BMS方案更有優勢。

從上面可以看到，如果后面有一種應用需要對每一節電芯都布置單獨的采集板，此時使用無線BMS的優勢就完全體現出來了；例如大唐NXP一直在推廣的單節電芯采樣芯片DNB1168（圖片來自于大唐NXP官網），它只針對單節電芯進行采樣，并且具有電化學阻抗測量功能，但是這樣的話AFE之間通信的線束就會很多，所以使用無線通信方案是好的選擇。

除此之外，隨著技術的演進，相信無線芯片的成本也會降下來；現在也有一些公司在努力把AFE與無線通信功能做到一起，這也可能會帶來成本的降低。