何利用isoSPI數據鏈路實(shí)現高性能車(chē)載電池管理系統？

isoSPI器件支持多分支總線(xiàn)或點(diǎn)對點(diǎn)菊花鏈

采用簡(jiǎn)單的點(diǎn)對點(diǎn)連接時(shí)，isoSPI鏈路工作當然非常好，如圖3所示，雙端口A(yíng)DC器件(LTC6804-1)能夠形成完全隔離的菊花鏈結構?？偩€(xiàn)或者菊花鏈方法有相似的總結構復雜性，因此，不同的設計根據一些細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，它不需要地址設置功能，一般只用到較簡(jiǎn)單的變壓器耦合;而并行可尋址總線(xiàn)的容錯能力要好一些。

劃分BMS電子系統

圖2和圖3中顯示的實(shí)例電路采用了中心式體系結構，這是目前BMS設計比較典型的結構。然而，集中式結構并未充分利用主要的isoSPI功能之一，即采用很長(cháng)的外露布線(xiàn)運作。傳統的SPI連接并不適合這一任務(wù)，因此，目前的電池系統需針對電子系統中的通信限制而專(zhuān)門(mén)定制。采用isoSPI解決方案，避免了這些設計限制，可以實(shí)現更好更優(yōu)的機械結構。

圖4(a)顯示了一個(gè)分布式菊花鏈BMS結構，支持以分布式網(wǎng)絡(luò )的方式實(shí)現任意模塊化和功能。為滿(mǎn)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(xiàn)束級互聯(lián)。為ADC信息使用isoSPI網(wǎng)絡(luò )意味著(zhù)所有數據處理工作可以合并于一個(gè)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系統設計實(shí)現高性能，并改善了性?xún)r(jià)比。

圖4(b)示出了一種在一根多分支總線(xiàn)中采用isoSPI的分布式BMS結構。雖然從外部看與圖(a)相似(包括汽車(chē)布線(xiàn)方面)，但isoSPI傳輸線(xiàn)實(shí)際上是一個(gè)信號對，其并聯(lián)所有的ADC器件(多達16個(gè)LTC6804-2)并只終接總線(xiàn)的終端。某些總線(xiàn)實(shí)際上位于模塊的內部，但最終再次脫離以傳播至下一個(gè)模塊。

圖4：采用了isoSPI網(wǎng)絡(luò )的靈活分布式BMS結構

圖中需要注意的一點(diǎn)是，當isoSPI部分出現線(xiàn)束情況時(shí)(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(gè)小的共模扼流圈(CMC)。CMC是一個(gè)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(guò)耦合變壓器的線(xiàn)圈間電容而泄露。此外，完全隔離線(xiàn)束以提高完整的安全性。

面對新的挑戰

由于采用isoSPI結構后可減少電池模塊中的電子元器件數量，因此，更容易滿(mǎn)足如ISO 26262等新標準，而且性?xún)r(jià)比很高。例如，從冗余角度看，根據要求，只需要復制另一個(gè)ADC，將其加到isoSPI網(wǎng)絡(luò )中。而且，采用網(wǎng)絡(luò )方法支持的合并處理器功能，提供冗余數據通路甚至是雙處理器都是很簡(jiǎn)單，而且對封裝沒(méi)有太大的影響，只是在各種模塊中根據需要增加額外的電路，以實(shí)現可靠性目標。

結論

通過(guò)整合行之有效的數據通信技術(shù)，isoSPI提供了一種穩健和簡(jiǎn)單的標準SPI設備遠程控制法，而這在以前是需要對CANbus進(jìn)行額外的協(xié)議自適應調整。isoSPI兩線(xiàn)式數據鏈路是一種具成本效益的方法，可通過(guò)ADC的靈活網(wǎng)絡(luò )化來(lái)改善電池管理系統的可靠性和結構優(yōu)化。將處理器功能合并到遠離電池的地方能實(shí)現電池組模塊的簡(jiǎn)化，從而最大限度地減少每個(gè)電池電子線(xiàn)路的元件數量。