在高压电池管理系统中实现可靠的数据通信

总体结构复杂性问题，因此在具体考虑一个设计方案的各个方面时，可能会视所涉细节的不同而选择不同的连接方式。菊花链方式往往成本较低，因为这种方式通常采用较低 DC 隔绝电压和较简单的变压器，但就可寻址拓扑而言，变压器必须涵盖从 isoSPI 主控器件 (LTC6820) 到 AFE 的整个电压范围，这有可能是整个电池组的最大电压范围，另一方面，并联可寻址总线提供较好的故障容限，因为都是直接与 isoSPI 主控器件通信。为了避免 EMI 多点进入以及多路径反射问题，最好在一个电路板上实现所有总线电路，这样总线本身就很紧凑，并有可能用 PCB 地平面对其加以保护。

对 BMS 电子电路分区

isoSPI 的主要优势之一是，在点对点菊花链式配置中，允许使用很长的裸露配线。isoSPI 出现之前，BMS 设计只能采用集中式架构，或者需要用昂贵的隔离式 CANbus 实现互连。isoSPI 接口允许采取实用的模块化方法，而且能够发挥出模块化方法的所有优势。图 4 显示了分布式菊花链 BMS 结构，在这种结构中，电池组可以任意组合，并作为一个分布式网络运行。满足电路分布需求需要多少 AFE 器件 (LTC6811-1) 和束线级互连，该网络就可以纳入多少。采用 isoSPI 网络意味着，所有数据处理活动都可以合并到单一微处理器电路中，而且微处理器实际上可以放置在任何地方。这种网络的总体灵活性使基于 isoSPI 的 BMS 系统能够设计成既具备高性能，又可改善成本效益。

图 4：采用 isoSPI 的、灵活的分布式 BMS 结构

请注意，在图 4 中，一段 isoSPI 总线无论在哪里，只要裸露于束线级 EMC 环境中，每个 AFE IC 的终止结构中就会放入一个小型共模扼流圈 (CMC)。该 CMC 是一种非常小的变压器组件，抑制任何残留和非常高频率 (VHF) 的共模噪声，否则这种共模噪声可能通过耦合变压器的内部绕组电容泄漏出去。此外，所有束线配线都是完全隔离的，以保证彻底安全。

应对新的挑战

既然 isoSPI 结构使电池模块中的电子电路实现了最小化，那么就可更方便、更具成本效益地满足 ISO 26262 等新法令的要求。以冗余这个问题为例，设计师可以简便地按照需要给 isoSPI 网络增加额外的 AFE 电路。另外，由于采用网络方式后，合并了处理器功能，所以提供冗余数据通路，甚至提供双处理器，都成了非常简单的事情，不会对模块封装造成大的影响。设计师可以按照需要简便地在各种模块中增加额外的电路，以实现可靠性目标。

结论

通过集成行之有效的数据通信技术，isoSPI 为标准 SPI 器件的远程控制提供了一种简便可靠的方法，而以前这类器件需要额外适应 CAN 总线协议。isoSPI 两线数据链路通过灵活的 ADC 网络，为提高电池管理系统的可靠性及优化其结构提供了一种具成本效益的方式。处理器远离电池以及处理器功能合并可简化电池组模块，从而最大限度减少每个电池所需的电子组件。