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從無線BMS看無線MCU

Robot Vision ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:李寧遠 ? 2022-06-14 00:10 ? 次閱讀

在之前討論無線BMS的文章中,我們可以看到,不管是TI還是ADI的方案都是由無線MCU加上電池監(jiān)控器實現(xiàn)的。SimpleLink是TI基于Thread平臺的無線MCU,SmartMesh則是ADI的無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品。

無線MCU解決了連接不僅僅需要可靠、靈活,同時還要能滿足一系列無線協(xié)議與范圍的要求。市場上無線MCU產(chǎn)品可以說是層出不窮,這類集成無線通信功能的MCU不僅是一種趨勢,同時也是一種挑戰(zhàn)。因為這類產(chǎn)品往往需要超低功耗,性能更是不低。

TI無線BMS中的SimpleLink MCU

TI在無線BMS方案采用了CC2662R-Q1無線MCU與BQ79616-Q1電池監(jiān)控器的方式,實現(xiàn)對電池電量、溫度、電流、電壓的檢測,并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞脚c主控芯片完成通信?;谄鋵S械臒o線BMS協(xié)議,能夠?qū)崿F(xiàn)快速組網(wǎng)。據(jù)TI官方顯示,通過專有的無線通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸,延時低、傳輸速率高,數(shù)據(jù)丟包率低。

(無線BMS中的MCU,TI)


傳統(tǒng)的有線BMS方案的BMU板中括主機MCU和通信橋接器件。此BMU連接MCU和單節(jié)電池監(jiān)測單元(CMU)上其他監(jiān)測器件,而CMU與實物電池連接。無線解決方案則是使用無線接口,通過無線收發(fā)器器件,將通用異步接收器/發(fā)送器數(shù)據(jù)從電池監(jiān)控器傳輸?shù)街鳈CMCU。

在無線方案中的協(xié)議,TI基于在2.4GHz頻段中運行的低功耗Bluetooth技術(shù),編制了專有無線BMS協(xié)議,每個中央單元可支持多達32個節(jié)點的星型網(wǎng)絡配置,有助于提高吞吐量,降低數(shù)據(jù)延遲。該協(xié)議也是TI專有的,在SimpleLink系列無線MCU中經(jīng)常能看到其身影。

除了在連接上MCU做了優(yōu)化增強,在滿RAM下的0.94μA的超低的待機電流以及出色的97 dBm無線鏈路預算不說在車規(guī)級應用的無線MCU中,在整個無線MCU市場中都是相當“卷”的存在。器件本身除了M4F處理器外,還配置了一個具有快速喚醒功能的超低功耗傳感器控制器CPU,該控制器能夠在極低系統(tǒng)電流下進行1Hz的ADC采樣,可以說為了節(jié)省能耗想盡了辦法。

ADI無線BMS中的SmartMesh

ADI無線BMS解決方案中,并未明確表明SmartMesh無線MCU的具體型號,我們直接從搭載了SmartMesh技術(shù)的系列來看。ADI將SmartMesh無線技術(shù)在嵌入式芯片和預認證PCB模塊中進行了集成,使用時間同步通道跳變鏈路層進行通信。

(SmartMesh無線芯片,ADI)


高度集成的低功耗2.4GHz無線電設計,外加運行SmartMesh的ARM Cortex-M3 32位微處理器。就器件本身設計來說,采用了一種高度集成的低功率無線電設計,絕對是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的。在接收端,它有4.5mA的低功耗,在發(fā)送端5.4mA的功耗同樣也是極低。

在無線連接這項技術(shù)上,ADI無線BMS方案里借助SmartMesh內(nèi)置了數(shù)據(jù)包裕量,在惡劣的RF環(huán)境中依然能保證速率,同時時間同步信道跳變技術(shù)也消除了網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)包沖突,數(shù)據(jù)路由的安排更加高效。對于嚴苛射頻環(huán)境中的無線器件應用,SmartMesh帶來的可靠性還是很令人放心的。

還有哪些無線MCU?

應用于無線BMS的MCU不算多,畢竟市場上做無線BMS的廠商本就不多。但是要說無線MCU,那絕對是一個龐大的市場。絕大多數(shù)MCU廠商都有在無線MCU產(chǎn)品線布局,而且每家的無線MCU也都各具特色,畢竟誰也不愿意在無線技術(shù)這個市場落入下風。

ST的STM32WB系列走的是極低功耗,高自由度路線。STM32WB無線MCU的雙核分別是運行于64 MHz的Arm Cortex—M4核心應用處理器件和運行于32 MHz的Arm Cortex—M0+核心網(wǎng)絡處理器。當RF和SMPS開啟時,該系列MCU的電流也小于53μA/MHz,功耗極低,不同的認證配置也是實現(xiàn)設備尺寸和OTA功能的高自由度。

Silicon Labs旗下的32位Sub-GHz無線MCU EZR32系列產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)單芯片的產(chǎn)品中有著領(lǐng)先的能效和RF性能,主要面對的是智能儀表、無線傳感器網(wǎng)絡、家居和樓宇自動化等應用。EZR32系列整合了EFM32 MCU內(nèi)核和EZRadio/EZRadioPRO sub-GHz收發(fā)器,相比于基于分立MCU和RF芯片的系統(tǒng)設計,這種整合后的設計明顯更有優(yōu)勢,信號干擾會更小。

小結(jié)

無線MCU與應用端需求在不斷磨合中,龐大的市場有很多可以運用無線技術(shù)的應用。這些無線MCU不管是功耗,集成度,又或是RF性能,都是各個廠商角逐競爭的焦點。在無線BMS應用這個領(lǐng)域,無線MCU除了功耗端在盡可能做小,更重要的仍然是無線通信技術(shù)在復雜射頻環(huán)境中的可靠與穩(wěn)定。

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