對於被設計到HEV、PHEV和EV動力傳動係統中的電池組而言

，實現高可靠性、高性能和長壽命的關鍵因素之一是電池管理係統（BMS）中所使用的電子組件。目前為止，大部分電池組設計采用了集中式的實用BMSyingjian，juxianyuzaiguimojiaodadezhuangpeizhong。tebieshi，dianchihexiangguanshebeidedianqizaoshenggongzuohuanjingduishujutongxinlianlutichulefeichangyangedeyaoqiu，ertongxinlianluchengzailecheneiguanjianxinxidechuanshu。yingyongguangfandeCANbus能夠處理這類噪聲
，但是原始BMS數(shu)據(ju)的(de)數(shu)據(ju)吞(tun)吐(tu)量(liang)需(xu)求(qiu)及(ji)其(qi)相(xiang)關(guan)組(zu)件(jian)成(cheng)本(ben)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)在(zai)結(jie)構(gou)化(hua)吸(xi)引(yin)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)化(hua)和(he)分(fen)布(bu)式(shi)電(dian)池(chi)模(mo)塊(kuai)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)提(ti)供(gong)好(hao)的(de)分(fen)配(pei)重(zhong)量(liang)上(shang)。

isoSPI接口是怎樣工作的

為解決複雜的幹擾問題
，所采用的主要技術是“平衡”雙線(兩條線都不接地)差分信號。這樣允許噪聲出現在導線上
，但因為兩條導線(共摸)shangdezaoshengjihuxiangtong，yincichuantoudechamoxinhaoxianghuzhijianxiangduidibushouyingxiang。weichulifeichangdadegongmozaoshengqinru，haixucaiyonggelifangfa，zuijiandandefangfashiyouxianqiaode變壓器實shi現xian磁ci耦ou合he。變bian壓ya器qi繞rao組zu耦ou合he穿chuan越yue介jie電dian勢shi壘lei的de重zhong要yao差cha異yi信xin息xi，但dan由you於yu采cai用yong了le電dian隔ge離li
，因yin此ci不bu會hui強qiang烈lie地di耦ou合he共gong模mo噪zao聲sheng。這zhe些xie與yu非fei常chang成cheng功gong的de以yi太tai網wang雙shuang絞jiao線xian標biao準zhun中zhong所suo使shi用yong的de方fang法fa相xiang同tong。最zui後hou一yi方fang麵mian是shi對dui信xin號hao傳chuan輸shu方fang案an進jin行xing相xiang應ying的de調tiao整zheng以yi提ti供gong一yi種zhong全quan雙shuang工gongSPI活動變換
，可支持高達1Mbps的信號速率，而傳輸則僅需采用單根雙絞線。圖1顯示了理想的isoSPI差分波形
，描述了能通過變壓器藕合的無直流脈衝，不會損失信息。通過脈衝的寬度
、極性和時序對傳統SPI信號的不同狀態變化進行編碼。
通過采用所有這些技術，isoSPI從設計一開始就支持無誤碼傳輸
，進行嚴格的大電流注入(BCI)幹擾測試，在實際中
，淩力爾特公司演示了麵對超惡劣200mA  BCI下的全麵性能
，在幾家主要汽車公司進行了同樣的演示，isoSPI鏈路完全適合汽車底盤總線應用。isoSPI不bu但dan能neng夠gou提ti供gong模mo塊kuai間jian通tong信xin，而er且qie要yao比bi其qi它ta板ban上shang隔ge離li方fang法fa成cheng本ben低di得de多duo
，電dian池chi係xi統tong在zai高gao電dian壓ya環huan境jing下xia安an全quan的de運yun轉zhuan迫po切qie需xu要yao采cai用yong隔ge離li方fang法fa，因yin此ci這zhe提ti供gong了le額e外wai的de成cheng本ben節jie省sheng。

采用isoSPI降低複雜度

構建BMS通常涉及到連接模數轉換器(ADC)前端器件至處理器，這即是要與CANbus鏈路接口以實現車內的消息交換。圖2(a)顯示了類似的結構，隻需要兩個ADC器件就能夠支持傳統的SPI數據連接。采用SPI信號時，為滿足安全和數據完整性需求而實現徹底的電流隔離
，每一個ADC單元都需要專用數據隔離單元。這可以利用磁性
、容性或者光學方法從微處理器係統和CANbus網絡。
浮置電池組，但是由於它們不得不處理4個信號通路
，因此是相當昂貴的組件圖2(b)顯示了相同的功能
，但是采用了isoSPI來實現。一個小型的低成本變壓器替代了數據隔離器
，實現主處理器單元和電池組之間的電隔離。在主微處理器側，一個小的適配器IC(LTC6820)提供了isoSPI主機接口。所示的ADC器件(LTC6804-2)具有集成型isoSPI從屬支持功能
，因此唯一必需增設的電路是平衡傳輸線結構所要求的正確終端電阻。圖中雖然隻顯示了兩個ADC單元
，但是，一條擴展isoSPI總線可以服務16個單元。 
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isoSPI器件支持多分支總線或點對點菊花鏈

采用簡單的點對點連接時，isoSPI鏈路工作當然非常好，如圖3所示，雙端口ADC器件(LTC6804-1)能(neng)夠(gou)形(xing)成(cheng)完(wan)全(quan)隔(ge)離(li)的(de)菊(ju)花(hua)鏈(lian)結(jie)構(gou)。總(zong)線(xian)或(huo)者(zhe)菊(ju)花(hua)鏈(lian)方(fang)法(fa)有(you)相(xiang)似(si)的(de)總(zong)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)性(xing)，因(yin)此(ci)，不(bu)同(tong)的(de)設(she)計(ji)根(gen)據(ju)一(yi)些(xie)細(xi)微(wei)的(de)差(cha)別(bie)而(er)傾(qing)向(xiang)於(yu)采(cai)用(yong)其(qi)中(zhong)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)。菊(ju)花(hua)鏈(lian)方(fang)法(fa)成(cheng)本(ben)要(yao)稍(shao)微(wei)低(di)一(yi)些(xie)，它(ta)不(bu)需(xu)要(yao)地(di)址(zhi)設(she)置(zhi)功(gong)能(neng)，一(yi)般(ban)隻(zhi)用(yong)到(dao)較(jiao)簡(jian)單(dan)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)耦(ou)合(he)；而並行可尋址總線的容錯能力要好一些。

劃分BMS電子係統

圖2和圖3中顯示的實例電路采用了中心式體係結構，這是目前BMS設計比較典型的結構。然而
，集中式結構並未充分利用主要的isoSPI功能之一，即采用很長的外露布線運作。傳統的SPI連接並不適合這一任務
，因此，目前的電池係統需針對電子係統中的通信限製而專門定製。采用isoSPI解決方案，避免了這些設計限製，可以實現更好更優的機械結構。

圖4(a)顯示了一個分布式菊花鏈BMS結構，支持以分布式網絡的方式實現任意模塊化和功能。為滿足分布式電路的要求，網絡可能有很多ADC器件(LTC6804-1)以及線束級互聯。為ADC信息使用isoSPI網(wang)絡(luo)意(yi)味(wei)著(zhe)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)工(gong)作(zuo)可(ke)以(yi)合(he)並(bing)於(yu)一(yi)個(ge)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)電(dian)路(lu)，甚(shen)至(zhi)根(gen)本(ben)不(bu)需(xu)要(yao)與(yu)任(ren)何(he)電(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)處(chu)於(yu)同(tong)一(yi)位(wei)置(zhi)。這(zhe)種(zhong)總(zong)體(ti)網(wang)絡(luo)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)基(ji)於(yu)isoSPI的BMS係統設計實現高性能

，並改善了性價比。

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結構。雖然從外部看與圖(a)相似(包括汽車布線方麵)，但isoSPI傳輸線實際上是一個信號對
，其並聯所有的ADC器件(多達16個LTC6804-2)並隻終接總線的終端。某些總線實際上位於模塊的內部，但最終再次脫離以傳播至下一個模塊。
 
圖中需要注意的一點是，當isoSPI部分出現線束情況時(從而要進行BCI幹擾測試)，在IC相關的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。

麵對新的挑戰

由於采用isoSPI結構後可減少電池模塊中的電子元器件數量，因此，更容易滿足如ISO 26262等新標準，而且性價比很高。例如，從冗餘角度看，根據要求
，隻需要複製另一個ADC

，將其加到isoSPI網(wang)絡(luo)中(zhong)。而(er)且(qie)，采(cai)用(yong)網(wang)絡(luo)方(fang)法(fa)支(zhi)持(chi)的(de)合(he)並(bing)處(chu)理(li)器(qi)功(gong)能(neng)，提(ti)供(gong)冗(rong)餘(yu)數(shu)據(ju)通(tong)路(lu)甚(shen)至(zhi)是(shi)雙(shuang)處(chu)理(li)器(qi)都(dou)是(shi)很(hen)簡(jian)單(dan)，而(er)且(qie)對(dui)封(feng)裝(zhuang)沒(mei)有(you)太(tai)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)，隻(zhi)是(shi)在(zai)各(ge)種(zhong)模(mo)塊(kuai)中(zhong)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)額(e)外(wai)的(de)電(dian)路(lu)，以(yi)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)性(xing)目(mu)標(biao)。

結論

通過整合行之有效的數據通信技術，isoSPI提供了一種穩健和簡單的標準SPI設備遠程控製法
，而這在以前是需要對CANbus進行額外的協議自適應調整。isoSPI兩線式數據鏈路是一種具成本效益的方法
，可通過ADCdelinghuowangluohualaigaishandianchiguanlixitongdekekaoxinghejiegouyouhua。jiangchuliqigongnenghebingdaoyuanlidianchidedifangnengshixiandianchizumokuaidejianhua，congerzuidaxiandudijianshaomeigedianchidianzixianludeyuanjianshuliang。

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