如今藍牙無線技術無處不在，被廣泛應用于各種設備，細分市場涵蓋蜂窩、PC、家庭娛樂、智能家居、可穿戴設備、醫療保健、物聯網和汽車，而且應用的設備數量仍呈上升趨勢。

ABI Research的統計數據表明，到2027年，藍牙設備的年出貨量預計將超過76億件。汽車市場呈類似發展趨勢，藍牙在汽車娛樂、汽車訪問/數字鑰匙、輪胎監控等多種應用中的采用率越來越高。ABI Research預測，到2027年，汽車藍牙設備的年出貨量將超過1.8億件。

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)最近推出了5.4版本的藍牙核心規范。此最新版本推出了一些令人興奮的功能，這些功能將釋放某些量大應用的潛力。電子貨架標簽(ESL)是一種領先且受到廣泛討論的應用。而另一種有望從這一新版本中大幅受益的應用是電動汽車(EV)的電池管理系統(BMS)。我們來一探究竟。

什么是電池管理系統(BMS)？

由于近來許多國家政府出臺了減少二氧化碳排放以限制氣候變化的法規，預計每年的電動汽車出貨量將大幅增長。據彭博新能源財經數據，到2030年，全球電動汽車年出貨量將達到3000萬輛，到2040年，將達到6000萬輛。

電池組是電動汽車的核心。電池組是由多個模塊組成的復雜組件，每個模塊包含數百個電池單元。電池組總共可能包含數千個電池單元。

BMS是電動汽車電池組的“大腦”，是電動汽車的關鍵組成部分，負責確保電動汽車高效和安全運行。其性能顯著影響電動汽車的行駛里程和電池壽命。BMS的主要用途是管理電池的健康狀況、性能和安全性。

以下是電動汽車BMS的主要功能：

1

//監測電池狀態

BMS可持續監測電池的溫度、電壓、電流和其他參數。如果出現任何異常（如過熱或過度充電），BMS會提醒駕駛員，并采取措施防止潛在危險。

2

//平衡電池單元

BMS可確保電池中的電池單元處于平衡狀態，即電池單元的荷電狀態相同。不平衡的電池單元會導致電池的性能、容量和使用壽命降低。

3

//電池單元保護

BMS可防止電池單元過度充電和放電，以免損壞電池并縮短電池壽命。此外，它還可以防止過熱，并控制充電和放電速率，以保持電池的健康狀況。

4

//荷電狀態(SoC)估計

BMS會估算電池中的剩余電量，以便為駕駛員提供準確的里程估計，同時有助于優化電池的使用和充電行為。

5

//通信

BMS可與車輛中的其他系統（如電機控制器和中央單元）進行通信，以優化車輛的性能和安全性。

遷移到無線BMS有什么好處？

通常，BMS使用有線連接與車輛中的其他系統進行通信。BMS通過收集各種參數數據來監測電池單元。電池組中的所有電池單元和模塊均通過多種電線和接頭連接到中央BMS，重量和布線設計復雜性會明顯增加。這會顯著影響BMS的整體制造和裝配成本。

隨著電動汽車變得日益復雜，并且需要提升效率，降低成本和提升電池監測和控制的精確性，無線技術變得至關重要。這就是為何汽車行業轉向無線BMS的原因，去除所有這些電線將帶來以下好處：

1

//經濟實用

無線BMS可降低系統的總體成本，因為無需復雜的布線和接頭，而接頭也可能成為故障源。因此，維護和維修成本也顯著降低。

2

//靈活性

無線BMS在安裝和放置方面具有靈活性。沒有復雜的布線，便于安裝和維護。此外，無線BMS更具可擴展性，并可提供各種外形尺寸，可采用不同數量的電池模塊，以滿足不同的電動汽車需求，所有這些都可以用同一個BMS解決方案來實現。

3

//實時監控

無線BMS可以實時監控電池的狀態和性能，從而提供更準確和可靠的數據。這是由于無線芯片也可集成MCU功能。因此，大部分數據處理任務可以“遷移至邊緣”，從而減輕中央處理器的負擔并降低延遲。

4

//提高安全性

通過降低接線問題（如短路和接地故障）的風險，無線BMS提高了安全性。降低數據處理和診斷延遲，也有助于提高安全性。

5

//續航里程更長

去除接線和接頭可明顯縮小BMS的尺寸并減輕重量。重量減輕會延長電池的續航里程。尺寸更小，可為車內其他物品騰出更多空間，或者可以增加更多電池模塊，這樣也有助于延長電池壽命。

對于BMS來說，藍牙5.4有哪些優勢？

無線BMS考慮了多種無線解決方案。其中有一些是專有方案，專為無線BMS用例定制。但是，使用藍牙等標準解決方案，特別是支持5.4版本的藍牙核心規范，有顯著優勢。以下是藍牙LE5.4適用于無線BMS的原因：

1

//高吞吐量

藍牙可提供每秒超過1兆位的數據速率，而其他專有解決方案的速率通常遠低于此水平。因此，藍牙可以在更短的時間內傳輸更多數據，滿足BMS需要將大量數據傳輸到中央處理單元，并隨電池模塊數量的增加而擴展的要求。數據速率更高還意味著延遲更低，這對安全性至關重要。

2

//同步的低延遲和可靠的連接

即使在嘈雜的環境中，藍牙技術也能提供可靠的數據傳輸。基于藍牙的無線BMS由多個與中央單元通信的電池模塊組成。目前，電池組通常包含不到十個電池模塊。但未來可能會增加到幾十個。每個模塊都需要高效和快速地向中央單元報告數據。需要在一瞬間診斷出損壞的電池單元，以避免過熱等危險后果。

在傳統的藍牙LE拓撲中，中央設備可以與許多外圍設備通信。但是，每個外圍設備都需要等待，直到接受中央設備的輪詢后才能發送數據。這可能會導致延遲不符合無線BMS要求，尤其是當電池模塊數量增加時。

5.4版本的藍牙核心規范引入了一項稱為“帶響應的周期性廣播(PAwR)”的新功能，可解決此限制問題。借助此功能，中央設備（本例中為汽車中央裝置）可以按固定的時間間隔發送廣播信息包，這些信息包由所有或一組外圍設備或觀察器（電池模塊）接收。這是改進后的廣播版本，每個觀察器都可以在預定義的響應時間回復中央設備。此外，40個可用無線電信道中的任何一個都可用于無線交換數據，使得通信更可靠，不受潛在干擾的影響。

3

//安全連接

藍牙技術通過加密和身份驗證提供安全通信，防止未經授權的訪問，并確保車輛及其乘員的安全。在5.4版本藍牙規范之前，無法加密廣播數據。現在這一點可通過新的“加密廣告數據”功能實現，這是對PAwR非常好的補充，實現更安全的通信。

4

//低功耗

藍牙LE本質上是一種低功耗無線通信協議。此外，在使用PAwR時，中央單元會定期發送廣播信息包，觀察器只會在這些廣播活動期間偵聽，同時在間隔時段休眠。僅在要求其回復時，才會發送回復。這非常節能，尤其是對于電動汽車等電池供電設備而言。

5

//低成本

主要供應商提供的藍牙LE芯片在各種應用中的出貨量非常高，規模經濟效應和高度攤銷的開發成本使得售價較低。藍牙LE芯片比專為無線BMS設計的專有無線芯片更便宜，專有無線芯片的規模經濟效應有限，出貨量更低。

6

//多源

使用藍牙LE的好處在于，可以在供應鏈中使用多個供應商的芯片。這使得BMS和電動汽車制造商能夠有第二個貨源，以保障批量生產需求并繼續應對價格壓力。

BMS是汽車行業中的一個重要組成部分，負責確保電動汽車高效和安全地運行。無線BMS比有線設備更輕、更靈活，隨著電池組的復雜性和尺寸不斷變化，無線BMS的采用率也越來越高。由于功耗非常低，延遲更低，加上標準的大規模部署特性帶來的供應鏈優勢，藍牙技術，特別是具有aWR的藍牙LE5.4，是無線BMS的理想選擇。隨著電動汽車普及，基于藍牙的無線BMS將在確保這些車輛的卓越性能和安全性方面發揮重要作用。

CEVA是可集成到SoC的藍牙平臺IP解決方案的領先提供商，迄今為止，為物聯網、可穿戴設備、可聽設備、智能家居、手機、工業和汽車等各個細分市場的數十億藍牙設備提供支持。CEVA提供藍牙LE和雙模IP平臺，包括基帶控制器、無線電和完整軟件協議棧，以及用于滿足大量應用需求的完整應用文件列表。

本文作者：Franz Dugand, Senior Director of Sales and Marketing, Wireless IoT BU, CEVA

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