如何利用isoSPI數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)高性能車載電池管理系統(tǒng)

　　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(duì)點(diǎn)菊花鏈

　　采用簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接時(shí)，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(jì)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(jiǎn)單的變壓器耦合；而并行可尋址總線的容錯(cuò)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(jì)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(zhǎng)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(duì)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(jì)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(gè)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(jí)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(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(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高性能，并改善了性價(jià)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(gè)信號(hào)對(duì)，其并聯(lián)所有的ADC器件（多達(dá)16個(gè)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(gè)模塊。

　　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(shí)（從而要進(jìn)行BCI干擾測(cè)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。

　　面對(duì)新的挑戰(zhàn)

　　由于采用isoSPI結(jié)構(gòu)后可減少電池模塊中的電子元器件數(shù)量，因此，更容易滿足如ISO 26262等新標(biāo)準(zhǔn)，而且性價(jià)比很高。例如，從冗余角度看，根據(jù)要求，只需要復(fù)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(shù)據(jù)通路甚至是雙處理器都是很簡(jiǎn)單，而且對(duì)封裝沒有太大的影響，只是在各種模塊中根據(jù)需要增加額外的電路，以實(shí)現(xiàn)可靠性目標(biāo)。

　　結(jié)論

　　通過整合行之有效的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，isoSPI提供了一種穩(wěn)健和簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)SPI設(shè)備遠(yuǎn)程控制法，而這在以前是需要對(duì)CANbus進(jìn)行額外的協(xié)議自適應(yīng)調(diào)整。isoSPI兩線式數(shù)據(jù)鏈路是一種具成本效益的方法，可通過ADC的靈活網(wǎng)絡(luò)化來改善電池管理系統(tǒng)的可靠性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。將處理器功能合并到遠(yuǎn)離電池的地方能實(shí)現(xiàn)電池組模塊的簡(jiǎn)化，從而最大限度地減少每個(gè)電池電子線路的元件數(shù)量。