電池系統(tǒng)受益于堅固的 isoSPI 數(shù)據(jù)鏈路
圖 2 (b) 顯示了相同的功能,但是采用了 isoSPI 來實(shí)現(xiàn)。一個小型的低成本變壓器替代了數(shù)據(jù)隔離器,實(shí)現(xiàn)主處理器單元和電池組之間的電隔離。在主微處理器側(cè),一個小的適配器 IC (LTC6820) 提供了 isoSPI 主機(jī)接口。所示的 ADC 器件 (LTC6804-2) 具有集成型 isoSPI 從屬支持功能,因此唯一必需增設(shè)的電路是平衡傳輸線結(jié)構(gòu)所要求的正確終端電阻。圖中雖然只顯示了兩個 ADC 單元,但是,一條擴(kuò)展 isoSPI 總線可以服務(wù) 16 個單元。
圖 3: 采用 isoSPI 菊花鏈的另一種 BMS 配置
isoSPI 器件支持多分支總線或點(diǎn)對點(diǎn)菊花鏈
采用簡單的點(diǎn)對點(diǎn)連接時,isoSPI 鏈路工作當(dāng)然非常好,如圖 3 所示,雙端口 ADC 器件 (LTC6804-1) 能夠形成完全隔離的菊花鏈結(jié)構(gòu)??偩€或者菊花鏈方法有相似的總結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,因此,不同的設(shè)計根據(jù)一些細(xì)微的差別而傾向于采用其中一種方法。菊花鏈方法成本要稍微低一些,它不需要地址設(shè)置功能,一般只用到較簡單的變壓器耦合;而并行可尋址總線的容錯能力要好一些。
劃分 BMS 電子系統(tǒng)
圖 2 和圖 3 中顯示的實(shí)例電路采用了中心式體系結(jié)構(gòu),這是目前 BMS 設(shè)計比較典型的結(jié)構(gòu)。然而,集中式結(jié)構(gòu)并未充分利用主要的 isoSPI 功能之一,即采用很長的外露布線運(yùn)作。傳統(tǒng)的 SPI 連接并不適合這一任務(wù),因此,目前的電池系統(tǒng)需針對電子系統(tǒng)中的通信限制而專門定制。采用 isoSPI 解決方案,避免了這些設(shè)計限制,可以實(shí)現(xiàn)更好更優(yōu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
圖 4 (a) 顯示了一個分布式菊花鏈 BMS 結(jié)構(gòu),支持以分布式網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)任意模塊化和功能。為滿足分布式電路的要求,網(wǎng)絡(luò)可能有很多 ADC 器件 (LTC6804-1) 以及線束級互聯(lián)。為 ADC 信息使用 isoSPI 網(wǎng)絡(luò)意味著所有數(shù)據(jù)處理工作可以合并于一個微處理器電路,甚至根本不需要與任何電池單元處于同一位置。這種總體網(wǎng)絡(luò)的靈活性基于 isoSPI 的 BMS 系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)高性能,并改善了性價比。
圖 4 (b) 示出了一種在一根多分支總線中采用 isoSPI 的分布式 BMS 結(jié)構(gòu)。雖然從外部看與圖 (a) 相似 (包括汽車布線方面),但 isoSPI 傳輸線實(shí)際上是一個信號對,其并聯(lián)所有的 ADC 器件 (多達(dá) 16 個 LTC6804-2) 并只終接總線的終端。某些總線實(shí)際上位于模塊的內(nèi)部,但最終再次脫離以傳播至下一個模塊。
(a) (b)
圖 4: 采用了 isoSPI 網(wǎng)絡(luò)的靈活分布式 BMS 結(jié)構(gòu)
圖中需要注意的一點(diǎn)是,當(dāng) isoSPI 部分出現(xiàn)線束情況時 (從而要進(jìn)行 BCI 干擾測試),在 IC 相關(guān)的 isoSPI 端口連接中放置了一個小的共模扼流圈 (CMC)。CMC 是一個很小的變壓器單元,隔離任何殘留的非常高頻 (VHF) 共模噪聲,這些噪聲可能通過耦合變壓器的線圈間電容而泄露。此外,完全隔離線束以提高完整的安全性。
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