在電動(dòng)汽車(chē)（EV）和混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）中，高壓電池組通常由數(shù)十甚至上百節(jié)電芯串聯(lián)組成。例如，一個(gè)包含96節(jié)鋰離子電池的電池組，在滿充狀態(tài)下總電壓可超過(guò)400V。為了便于管理、布線和散熱，這些電池通常被劃分為多個(gè)模塊，每個(gè)模塊包含10~24節(jié)電芯，并分布于車(chē)輛的不同位置。

以LTC6811為例，這是一款專為電池管理系統(tǒng)（BMS）設(shè)計(jì)的多節(jié)電池監(jiān)控IC，支持最多12節(jié)串聯(lián)電池的高精度電壓采集，具備被動(dòng)均衡功能，適用于各種化學(xué)類型的電池。通過(guò)將多個(gè)LTC6811級(jí)聯(lián)使用，可以構(gòu)建覆蓋整個(gè)高壓電池組的分布式監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。如需LTC6811產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。

一、分布式BMS對(duì)通信接口的要求

在高電磁干擾（EMI）環(huán)境下，如電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)區(qū)域，電池監(jiān)控模塊之間的通信必須具備：

高抗干擾能力

電氣隔離

低延遲和高數(shù)據(jù)吞吐率

簡(jiǎn)化布線結(jié)構(gòu)

目前主流的兩種通信方案是隔離型CAN總線和ADI公司自主研發(fā)的isoSPI接口。

二、隔離CAN總線方案詳解

CAN總線作為汽車(chē)領(lǐng)域廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，具有良好的兼容性和成熟的生態(tài)支持。圖1展示了一種基于CAN的并行連接架構(gòu)，其中各電池模塊通過(guò)CAN收發(fā)器接入共享總線，由主控單元統(tǒng)一調(diào)度。

圖1

優(yōu)勢(shì)：

支持標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，易于集成到整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)；

可與其他車(chē)載子系統(tǒng)共用總線資源；

支持遠(yuǎn)距離通信和節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展。

劣勢(shì)：

每個(gè)模塊需額外配置CAN控制器、MCU及隔離器件；

布線復(fù)雜，占用較多PCB空間；

成本較高，尤其在多模塊系統(tǒng)中更為明顯。

三、ADI isoSPI接口技術(shù)分析

isoSPI是Analog Devices推出的專為BMS優(yōu)化的雙線制物理層通信接口，內(nèi)置于LTC681x系列電池監(jiān)控器中。它通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離，僅需一對(duì)雙絞線即可完成高速、可靠的模塊間通信。

圖3展示了利用isoSPI菊花鏈連接多個(gè)LTC6811模塊，并通過(guò)CAN網(wǎng)關(guān)與整車(chē)控制系統(tǒng)通信的典型架構(gòu)。

優(yōu)勢(shì)：

內(nèi)置于芯片中，無(wú)需額外MCU或協(xié)議棧處理；

使用簡(jiǎn)單，節(jié)省電路板空間；

支持高達(dá)1 Mbps的數(shù)據(jù)速率；

抗噪能力強(qiáng)，適合高EMI環(huán)境；

易于實(shí)現(xiàn)模塊間的長(zhǎng)距離連接。

劣勢(shì)：

屬于專用協(xié)議，需配合ADI生態(tài)系統(tǒng)使用；

不具備直接與其他非isoSPI設(shè)備通信的能力。

四、兩種架構(gòu)對(duì)比總結(jié)

五、結(jié)語(yǔ)與建議

在現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)BMS設(shè)計(jì)中，選擇合適的通信架構(gòu)至關(guān)重要。對(duì)于需要與整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)深度集成的應(yīng)用，隔離CAN總線仍是首選；而對(duì)于追求簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低成本和提高可靠性的場(chǎng)景，ADI的isoSPI則展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

工程師應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目需求綜合評(píng)估通信性能、系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)周期等因素，合理選擇CAN或isoSPI架構(gòu)，或采用混合方式（如isoSPI+CAN網(wǎng)關(guān)），以構(gòu)建高效、安全、可擴(kuò)展的電池管理系統(tǒng)。