图2. 并行接入电池包的电池组
这种方法会使用更多的数字隔离器,因此成本比图1 所示系统更高,但它可以同时要求所有电池群组报告电池组内电池监控器所监测到的信息,从而能在更短的时间内回读所有电池数 据。另一个好处是,当菊花链发生问题时,如断线或连接器接触不良等,备用监控器可以继续监控。将剩余电池包电压与总电池组电压进行相关分析,仍然可以确定停止工作电池包的数据。
这种方法的确需要更多电缆,由于高达 75% 的电磁兼容性(EMC) 问题与输入/输出(I/O) 端口有关,因此这可能会引发问题。 I/O 端口是一种开放式通路,供静电放电电荷、快速瞬变放电电荷或浪涌进入一台设备,以及供干扰信号逃逸——通过传导I/O 线路上的杂散信号,或者通过I/O 电缆的辐射。电池 组电缆较多的话,若不特别注意信号的稳定性以及所选的通信协议,其 EMC 性能会大幅下降。因此,与端口相连的 I/O 设备的 EMC 性能对于整台设备的 EMC 性能至关重要。
颇受欢迎的SPI通信协议适合同一印刷电路板 (PCB) 上的器件之间通信,但单端信号可能难以经由 24 至36 英寸电线实现 可靠传输,尤其在高噪声环境中。如果数字信号要在板外传输,则谨慎起见,系统设计中可能需使用差分收发器,例如 ADM485. 这些收发器可以采用低端电源供电,无需直接耗用 电池组中的电池电源。
隔离技术是电池组通信的关键
为了提高电池组电压,以便满足重型私家车以及轻型卡车、货车的更高功率电机需求,必须增加电池组中的电池数量。除了增加串联电池数量之外,现在的许多电池包还含有并联电池串,目的是提高整个电池包的安培小时(AH) 容量。必须监控各并联电池串,因而需要收集大量数据。与所有这些电池相关的电池监控器数据,必须在系统集成商设定的系统环路时间要求范围内,可靠地回传给电池测量系统(BMS) 微控制器。
因此,跨越系统间边界提供可靠数据通信的难度也随之增加。获得汽车应用认证的隔离技术,正是跨越典型电池组内如此众多的隔离边界实现可靠通信的关键因素, ADI 公司就能够提供这种技术。该技术的基础是"磁隔离",变压器则采用高性价比标准 CMOS 工艺以平面方式制造(参见图3)。这有利于将多个隔离通道集成到单个器件中,或者将隔离通道与其它 半导体功能,如线路驱动器和模数转换器等(例如隔离Σ-Δ调制器AD7400 )集成于一体。