isoSPI器件支持多分支总线 - 如何利用isoSPI数据链路实现高性能车载电池管理系统？

　　isoSPI器件支持多分支总线或点对点菊花链

　　采用简单的点对点连接时，isoSPI链路工作当然非常好，如图3所示，双端口ADC器件（LTC6804-1）能够形成完全隔离的菊花链结构。总线或者菊花链方法有相似的总结构复杂性，因此，不同的设计根据一些细微的差别而倾向于采用其中一种方法。菊花链方法成本要稍微低一些，它不需要地址设置功能，一般只用到较简单的变压器耦合；而并行可寻址总线的容错能力要好一些。

　　划分BMS电子系统

　　图2和图3中显示的实例电路采用了中心式体系结构，这是目前BMS设计比较典型的结构。然而，集中式结构并未充分利用主要的isoSPI功能之一，即采用很长的外露布线运作。传统的SPI连接并不适合这一任务，因此，目前的电池系统需针对电子系统中的通信限制而专门定制。采用isoSPI解决方案，避免了这些设计限制，可以实现更好更优的机械结构。

　　图4（a）显示了一个分布式菊花链BMS结构，支持以分布式网络的方式实现任意模块化和功能。为满足分布式电路的要求，网络可能有很多ADC器件（LTC6804-1）以及线束级互联。为ADC信息使用isoSPI网络意味着所有数据处理工作可以合并于一个微处理器电路，甚至根本不需要与任何电池单元处于同一位置。这种总体网络的灵活性基于isoSPI的BMS系统设计实现高性能，并改善了性价比。

　　图4（b）示出了一种在一根多分支总线中采用isoSPI的分布式BMS结构。虽然从外部看与图（a）相似（包括汽车布线方面），但isoSPI传输线实际上是一个信号对，其并联所有的ADC器件（多达16个LTC6804-2）并只终接总线的终端。某些总线实际上位于模块的内部，但最终再次脱离以传播至下一个模块。

　　

　　图4：采用了isoSPI网络的灵活分布式BMS结构

　　图中需要注意的一点是，当isoSPI部分出现线束情况时（从而要进行BCI干扰测试），在IC相关的isoSPI端口连接中放置了一个小的共模扼流圈（CMC）。CMC是一个很小的变压器单元，隔离任何残留的非常高频（VHF）共模噪声，这些噪声可能通过耦合变压器的线圈间电容而泄露。此外，完全隔离线束以提高完整的安全性。

　　面对新的挑战

　　由于采用isoSPI结构后可减少电池模块中的电子元器件数量，因此，更容易满足如ISO 26262等新标准，而且性价比很高。例如，从冗余角度看，根据要求，只需要复制另一个ADC，将其加到isoSPI网络中。而且，采用网络方法支持的合并处理器功能，提供冗余数据通路甚至是双处理器都是很简单，而且对封装没有太大的影响，只是在各种模块中根据需要增加额外的电路，以实现可靠性目标。

　　结论

　　通过整合行之有效的数据通信技术，isoSPI提供了一种稳健和简单的标准SPI设备远程控制法，而这在以前是需要对CANbus进行额外的协议自适应调整。isoSPI两线式数据链路是一种具成本效益的方法，可通过ADC的灵活网络化来改善电池管理系统的可靠性和结构优化。将处理器功能合并到远离电池的地方能实现电池组模块的简化，从而最大限度地减少每个电池电子线路的元件数量。