电池系统受益于坚固的 isoSPI 数据链路
图 2 (b) 显示了相同的功能,但是采用了 isoSPI 来实现。一个小型的低成本变压器替代了数据隔离器,实现主处理器单元和电池组之间的电隔离。在主微处理器侧,一个小的适配器 IC (LTC6820) 提供了 isoSPI 主机接口。所示的 ADC 器件 (LTC6804-2) 具有集成型 isoSPI 从属支持功能,因此唯一必需增设的电路是平衡传输线结构所要求的正确终端电阻。图中虽然只显示了两个 ADC 单元,但是,一条扩展 isoSPI 总线可以服务 16 个单元。
图 3: 采用 isoSPI 菊花链的另一种 BMS 配置
isoSPI 器件支持多分支总线或点对点菊花链
采用简单的点对点连接时,isoSPI 链路工作当然非常好,如图 3 所示,双端口 ADC 器件 (LTC6804-1) 能够形成完全隔离的菊花链结构。总线或者菊花链方法有相似的总结构复杂性,因此,不同的设计根据一些细微的差别而倾向于采用其中一种方法。菊花链方法成本要稍微低一些,它不需要地址设置功能,一般只用到较简单的变压器耦合;而并行可寻址总线的容错能力要好一些。
划分 BMS 电子系统
图 2 和图 3 中显示的实例电路采用了中心式体系结构,这是目前 BMS 设计比较典型的结构。然而,集中式结构并未充分利用主要的 isoSPI 功能之一,即采用很长的外露布线运作。传统的 SPI 连接并不适合这一任务,因此,目前的电池系统需针对电子系统中的通信限制而专门定制。采用 isoSPI 解决方案,避免了这些设计限制,可以实现更好更优的机械结构。
图 4 (a) 显示了一个分布式菊花链 BMS 结构,支持以分布式网络的方式实现任意模块化和功能。为满足分布式电路的要求,网络可能有很多 ADC 器件 (LTC6804-1) 以及线束级互联。为 ADC 信息使用 isoSPI 网络意味着所有数据处理工作可以合并于一个微处理器电路,甚至根本不需要与任何电池单元处于同一位置。这种总体网络的灵活性基于 isoSPI 的 BMS 系统设计实现高性能,并改善了性价比。
图 4 (b) 示出了一种在一根多分支总线中采用 isoSPI 的分布式 BMS 结构。虽然从外部看与图 (a) 相似 (包括汽车布线方面),但 isoSPI 传输线实际上是一个信号对,其并联所有的 ADC 器件 (多达 16 个 LTC6804-2) 并只终接总线的终端。某些总线实际上位于模块的内部,但最终再次脱离以传播至下一个模块。
(a) (b)
图 4: 采用了 isoSPI 网络的灵活分布式 BMS 结构
图中需要注意的一点是,当 isoSPI 部分出现线束情况时 (从而要进行 BCI 干扰测试),在 IC 相关的 isoSPI 端口连接中放置了一个小的共模扼流圈 (CMC)。CMC 是一个很小的变压器单元,隔离任何残留的非常高频 (VHF) 共模噪声,这些噪声可能通过耦合变压器的线圈间电容而泄露。此外,完全隔离线束以提高完整的安全性。
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