电动汽车采用电池管理系统(BMS)，实时监控单个电池的性能。也就是说，必须对每个小区进行监控，以确保其正常运行，并实现小区负载分担的平衡。除了管理电池运行，BMS通常还需要处理车辆的其他功能，包括车辆所需的加速、制动、空转或停止运行模式，这样才能激活适当的电源管理功能。
目前的电动车通过监控连接到中央BMS主机的各个电池单元性能，通过电缆和线束来管理电池。一个新的提案线性技术表明未来的车辆将在无线BMS的帮助下管理电池条件。它通过无线RF通信提供各个电池单元性能反馈。这种无线BMS的好处是：
- 避免易于维护的连接器、电缆和线束。
- 允许增加新的传感器，以提高可靠性。
- 简化车辆组装和电池维护。
- 为设计师提供额外的机械设计灵活性。
- 允许精确的时间戳数据收集，可以提高电池状况反馈。
Linear Technology在德国慕尼黑最近的Electronica展会上展示了该行业的第一款无线汽车电池管理系统（BMS）概念车。这款无线BMS概念汽车由Linear的设计合作伙伴狮子智能开发，将线性的高度精确的电池堆栈监视器与其相结合SmartMesh无线网状网络产品在BMW I3中，更换BMW的标准电池组和BMS。
宝马i3的BMS使其在充满电的情况下可以行驶114英里，使用里程扩展器可以行驶180英里。实现这一范围还得益于其相对较轻的重量，这得益于碳纤维增强塑料(CFRP)车身的使用，该车身比钢轻50%，但同样坚固。
优化该I3系列的另一个关键因素是使用比库存I3更高的能量密度的锂离子电池。为了增加效率，车辆包含制动能量再生，其向锂离子电池供给回电源。为了保持电池的电荷，是一种气体供电的两个圆柱发动机，基于EPA估计，以5％的级别产生电力。
BMW I3的架构采用两件式结构，可增加敏捷，驾驶范围和内部舒适度（图。1）。锂离子电池在其前后轴之间，创造了近乎完美的50:50重量分布和低重心，以改善稳定性而转弯。通过这种方式整合电池也可以在上面的机舱内释放相当大的空间。
宝马i3的Range Assistant可以监控电池的充电水平、驾驶风格、交通状况和地形信息，因此它可以根据电池当前的充电情况告诉司机最有效的路线。
宝马i3的2级充电站可以在4.5小时内给电池充满电。在大约30-40分钟内，您可以获得高达80%的直流组合快速充电器。还有一种家用充电站。
宝马i3中使用的锂离子电池需要非常小心，以确保其在长时间内可靠运行。为了获得最好的结果，它们不应该在其荷电状态(SOC)的末端运行。由于锂离子电池的性能会随着时间和使用而降低和分化，BMS中的每个电池都必须被管理，以使其保持在受限的SOC内。
为车辆提供足够的电源需要在系列串中配置多个电池单元，可以产生高达1000V或更大。电池管理电子设备必须在此高电压下运行，并抑制共模电压效果，同时差分测量和控制串中的每个单元格。然后，BMS必须能够从电池堆中的每个小区传送信息到用于处理的中心点。
在车辆中操作高压电池组会带来恶劣的环境条件，如电气噪音和工作温度过高。尽管存在这些工作条件，电池管理电子设备必须最大限度地扩大工作范围、使用寿命、安全性和可靠性，同时最小化成本、尺寸和重量。
i3概念车的BMS使用了Linear Technology的LTC6811高压电池堆监视器(图2）。它采用了深埋的齐纳电压参考，高压多路复用器，16位Δ-sigma A / D转换器（ADC）和1Mbps隔离串行接口。单个LTC6811可以监控多达12个连接的电池电阻电压，精度优于0.04％。为了最大限度地减少噪声，有八个可编程三阶低通滤波器的设置。在最快的ADC模式下，它可以在290μsec内监控所有12个单元格。
LTC6811完全适用于从40°C到125°C的操作，符合ISO26262 (ASIL)标准。通过冗余电压基准、逻辑测试电路、跨通道测试、开路检测能力、看门狗定时器和串行接口包错误检查，它具有广泛的故障覆盖范围。
对LTC6811的支持可以从Linear Technology的Linduino™获得，这是一个基于arduino的微控制器板和软件库。该微控制器板直接连接到ltc681演示板，为评估和开发LTC6811系统提供了一个简单的平台。
配电池
为了适应大功率汽车系统所需的大量电池，电池通常分为模块。在电动汽车潜在的高电磁干扰环境中支持分布式、模块化拓扑需要一个健壮的通信系统。电池互连的一种方法是使用一个隔离的CAN总线。CAN总线为互连电池模块提供了一个完善的网络，但在通过LTC6811的SPI接口实现时，需要一些额外的组件。图3.电池模块的典型CAN配置。
CAN总线配置的缺点是额外的成本和板空间，包括:
- 可以收发器
- 微处理器
- 隔离器
Linear Technology的2线isoSPI™接口集成到LTC6811中，是LTC6811 CAN总线接口的替代方案。isoSPI接口使用一个简单的变压器和一对双绞线，而不是需要四根线的CAN总线。isoSPI接口为通过长电缆连接的雏菊链模块提供了噪声免疫接口，并可在高达1Mbps的数据速率下运行。图4.举例说明使用isoSPI接口连接多个电池堆栈监视器。
在i3概念车中，这款无线BMS结合了LTC6811电池栈监视器和Linear Technology的SmartMesh无线网状网络产品。SmartMesh取代了传统的电池组与电池管理系统之间的硬连线连接。无线BMS车辆代表着一项重大突破，为电动汽车中的大型多电池堆提供了提高可靠性、降低成本和降低布线复杂性的潜力。
SmartMesh
汽车制造商面临的挑战是确保公众驾驶的电动汽车是安全可靠的。汽车中的金属和高电磁干扰环境被认为对可靠的无线系统来说过于苛刻。然而，SmartMesh提供了一个真正的冗余互连系统，通过使用路径和频率分集，将无线信息绕过障碍物，并减少干扰。
现场证明在工业应用中，SmartMesh嵌入式无线网络在恶劣环境中提供了> 99.999％的可靠数据传输。通过消除机械连接器故障，无线BMS车辆承担了显着提高车辆可靠性的承诺，同时简化其设计和制造。
具有SmartMesh网络的BMS还具有新功能的潜力，这是目前硬连接系统无法实现的。该无线网状网络能够灵活地放置电池模块，并使传感器安装在以前不适合线束的位置成为可能。与电池充电状态(SOC)计算准确性相关的其他数据，如电流和温度，可以通过添加启用SmartMesh的传感器来提供。
SmartMesh自动在几微秒内同步每个节点的时间，并在每个节点上精确地测量时间戳。在车辆不同位置进行时间关联测量的能力是准确计算电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的强大功能。在每个模块上进行本地处理的SmartMesh节点改善了BMS的正常运行，也为智能电池模块提供了潜力，模块诊断和通信可用于提高装配和服务。
这些SmartMesh无线传感器网络是自我管理的，由名为MOTES的无线节点构建的低功耗Internet协议（IP）网络。LTC5800-IPR是IEEE 802.15.4E Soper Sope of Ieee 802.15.4e系统（SOC）解决方案的IP管理器，采用高度集成，低功耗无线电设计，由灰尘网络以及ARM皮层 -M3 32-bit microprocessor running Dust’s embedded SmartMesh networking software.
LTC5800-IPM是IEEE 802.15.4E系统（SOC）的ETERNA系列IP Mote产品。LTC5800-IPM SOC采用片上功率放大器（PA）和收发器，只需要电源去耦，晶体和天线，具有匹配电路，以创建完整的无线节点。
SmartMesh无线传感器网络产品是集成了网状网络软件的芯片和预先认证的PCB模块，使传感器能够在恶劣的工业环境中进行通信。
SmartMesh特点:
- 现场经过验证的工业应用可靠性
- 时间同步，通道跳跃网格技术根据自诊断自动减轻故障
- 强大的安全性包括nist认证的AES128加密
SmartMesh是Dust Networks的产品，由Linear Technology于2011年收购。Dust Networks技术结合了低功耗、基于标准的无线电技术、时间分集、频率分集和物理分集技术，以确保易于使用的可靠、可扩展和灵活的无线电源。
