2023年6月22日，据日本电子巨头东芝公司公布，该公司已经开发出了一种可以通过BLE（蓝牙低功耗）无线监控充电状态的技术，此技术主要应用于监控工厂及各类基础设施中的蓄电池系统，实时掌握每个蓄电池模块的充电状态。在一系列的演示实验和理论研究之后，这个基于特定蓄电池系统规格的方案已被证明可行。

值得注意的是，东芝公司此次采用的是被称为BLE的通用无线通信标准，据称，他们是全球首个运用此项技术实现充电状态监控的公司。他们将不断进行相关研究和开发，以期在2025年实现这项技术的实际应用。

蓄电池系统无线监控图片

用于基础设施的蓄电池系统通常由嵌入金属外壳内的20个或更多蓄电池模块组成，金属外壳是一个封闭的空间。蓄电池模块本身也是组合了多个电池单元的组合电池。

蓄电池系统配置

蓄电池系统配备了BMU（Battery Management Unit），对各个蓄电池模块的电压和温度进行监控和控制，蓄电池模块还配备了CMU（Cell Monitoring Unit），对电压和温度进行监控每个电池单元的。BMU利用从CMU获取的各个蓄电池模块的电压和温度数据来监控充电状态，控制过放、过充、温升等问题的原因，防止出现以下问题：过放、过充、温升，操作安全。

监控蓄电池系统中蓄电池模块的 BMU

监控蓄电池模块电池单元的 CMU

如何用无线监控代替有线监控并应对高通讯错误率

目前，蓄电池系统的充电状态监测一般采用“有线监测”的方式，即BMU和CMU之间通过有线连接进行数据通信。此次开发的技术最大的特点是，BMU和CMU之间的数据通信可以被使用BLE的“无线监控”取代，BLE是一种通用无线通信标准，也用于智能手机。

然而，当通过无线通信连接蓄电池系统金属外壳内的BMU和内置于20多个蓄电池模块的CMU时，由于相互干扰以及外壳内无线电波反射的影响，变得不稳定。此外，当组合多个蓄电池系统以扩大规模时，蓄电池系统之间可能会发生相互干扰。实施无线监控的最大问题是由于这种不稳定性而导致的高通信错误率。

无线监控因相互干扰，通信误码率较高

对于采用有线监控的蓄电池系统，需要进行设计，使得在10年的使用期内（即锂离子电池的产品寿命）内不会出现超过一次通信错误。有线监控一般监控周期为300～600ms，在该监控周期内BMU与CMU之间进行一次通信。如果在10年的使用期间发生一次或更少的通信错误，则每个监测周期的通信错误率是10-10数量级的极小值。

利用新开发的技术，为了在无线监控中实现相当于每个监控周期10-10个数量级的通信错误率，需要设计一种允许单一延迟并防止连续延迟的系统。该设计采用“跳频”，通过在 2.4 GHz 频段（BLE 使用的频率）内高速切换频率来尽可能减少相互干扰的影响。

如何利用BLE实现无线监控有线监控所需的通信误码率

具体地，将有线监控的300～600ms的监控周期分为100～200ms的三个子周期，如果这三个子周期中的每一个子周期中出现3次通信错误，则判定发生了通信错误。其目的是停止对存储模块的充电和放电。通过这种设计，无线电监测每个子周期所需的通信错误率大大降低，约为10-4 。

在演示实验中，在两个相邻的蓄电池系统中安装了两组BMU和11个蓄电池模块，并连续测量了96小时（4天）通过BLE连接BMU和CMU进行无线监控的通信延迟。 。结果发现，如果监视周期为160ms或更小(小于最大子周期200ms)，则可以将通信错误率抑制到10-4或更小。这意味着使用BLE的无线监控可以实现与有线监控相同的通信错误率，低于每10年一次。

进行演示实验的蓄电池系统的配置

演示实验中通信延迟的测量结果

适用于80个蓄电池模块的蓄电池系统

随着基础设施用蓄电池系统应用于可再生能源稳定供电、铁路、船舶、VPP（虚拟发电厂）等广泛领域，未来基础设施用蓄电池系统的市场规模预计将扩大。根据调查结果，到2035年，全球固定式蓄电池市场（容量基础）将扩大至2020年水平的约4.3倍。

市场规模基于蓄电池容量。到 2035 年，与 2020 年相比，固定电池将增长约 4.3 倍，汽车电池将增长约 14.2 倍。

在这个日益繁荣的市场环境下，对基础设施电池存储系统进行无线监控有诸多好处。不再需要用于有线监控的通信电缆，这无疑降低了组装成本，并且在组装过程中也可以避免因接线错误而产生的问题。该技术还能简化系统维护，强化绝缘措施，提高安装灵活性。另外，由于它采用了广泛应用于消费产品中的BLE技术，因此可以很有效地降低无线监控系统的成本。

在本次的演示实验中，采用了由两组BMU和11个蓄电池模块组成的蓄电池系统，据悉，这种方案完全适用于由80个蓄电池模块组成的系统。

值得一提的是，尽管这次公开的是基础设施用蓄电池系统的技术开发，但这种技术在汽车电池领域也具有很大的应用潜力。预计到2035年，汽车电池的市场规模将扩大到2020年的约14.2倍，其潜在市场巨大。然而，汽车电池可能会有更高的要求，这意味着在未来需要更进一步的开发和优化。

这次的详细开发成果将在2023年6月22日（当地时间）在意大利佛罗伦萨举行的通信技术国际会议VTC2023-Spring上公开。