荣湃数字隔离器在分布式BMS的应用

导读大家好，小科来为大家解答以上问题。荣湃数字隔离器在分布式BMS的应用这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！解答：1、新能源汽车B

大家好，小科来为大家解答以上问题。荣湃数字隔离器在分布式BMS的应用这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、新能源汽车BMS系统

2、新能源汽车是指由非内燃机驱动，以电能、太阳能等无污染或低污染能源为动力的汽车。

3、目前新能源汽车的主要销售力量是电动汽车和混合动力汽车。

4、对于汽车轻混系统，需要加48V到传统燃油车的12V电池。对于强混合动力系统或纯电动汽车，需要在12V电池上增加一个电压为400V甚至更高的动青麻头伏焉力电池。

5、汽车中的这种多电压系统需要使用隔离电路来保护低压侧部件和电路免受高压电池侧造成的损坏。

6、隔离电路的设计给传统汽车设计人员带来了新的挑战，也是电池管理系统(BMS)最关键的部分之一。

7、电池管理系统是电动汽车和混合动力汽车的核心组成部分。其主要功能是保证锂电池的安全，准确估算剩余电量，延长电池使用寿命，降低运行成本。

8、随着消费者对新能源汽车续航能力和电池安全性的日益重视，电池管理技术发展迅速。

9、BMS硬件拓扑架构主要分为集中式和分布式两种，如图1所示。

10、集中式架构将单电压采样、温度采集单元、电流采样和继电器控制等所有电路集成到一个大型BMS板中。

11、该电路设计相对简单，成本较低，主芯片与AFE电池前端采集芯片之间的通信相对简单。

12、其缺点是单个样品的线束比较长，整个封装的线束布置也比较麻烦。

13、因此，集中式架构更适合电池容量比小、模块和电池组类型相对固定的场合。

14、a)集中

15、b)已分发

16、BMS拓扑结构

17、分布式架构是将电池管理单元(CSU)和电池管理控制器(BCU)分离成独立的板。

18、BCU称为主板，CSU是从板，一个CSU从板可能包含一个或多个AFE电池前端采集芯片。

19、这种架构的优点是简化了模块组装流程，通道利用率高，系统配置灵活，适用于不同容量和规格的模块和电池组。

20、缺点是成本高。每个控制单元需要一个独立的CAN收发器，通过额外的微控制器与BCU通信。

21、虽然市场上BCU与CSU之间已经采用了成本较低的菊花链通信，但AFE电池前端采集芯片各供应商提供的菊花链通信并不兼容，稳定性方面也存在一些问题，比如远距离通信不稳定，BCI抗干扰能力弱。

22、荣派数字隔离器在楼宇管理系统中的应用

23、荣派半导体提供1~6路全系列数字隔离器；有1.5KV、3KV、5KV隔离耐压产品可选；10 kbps (U系列)、10Mbps(M系列)、200Mbps(E系列)和600Mbps(A系列)全球变暖的原因数据传输速率有四个等级。

24、此外，很多产品都通过了AEC-Q100一级车规认证，非常适合噪声敏感度高、抗干扰要求高的BMS系统设计。

25、荣派数字隔离器采用具有自主知识产权的智能分压器技术(iDivider技术)，应用电容分压器原理，将电压信号从电容的一侧直接传输到另一侧，无需射频信号和调制解调，发挥了其他隔离技术(如光耦光耦技术、icoupler技术、OOK技术等)的优势。)，也最大程度优化了其他隔离技术的缺点。它是一种更本质、更简洁的隔离信号传输技术。智能电压视频技术大大简化了电路，降低了功耗，速度更快，抗干扰能力增强，噪声更低。

26、图2显示了集中式电池管理系统的体系结构。所有AFE电池前端采集芯片和电池管理相关功能电路都集成在同一个电池管理控制器中。

27、控制器分为低压区和高压区：低压区有微处理器MCU和非高音量

28、随着单片机功能安全MCU的普及，高压区不再需要MCU，可以使用带数字通信接口的ADC。

29、高压区不管是使用MCU还是ADC，都需要使用支持SPI接口的数字隔离器进行通讯，荣湃四通道数字隔离器π141E60Q是满足此应用的车规级产品。

图2 荣湃数字隔离器在集中式BMS的应用

由于各个AFE电池前端采集芯片的参考地电压均不相同，其与低压区MCU之间的通讯也需要隔离，市面上AFE通常支持的通讯接口为UART或SPI。

33、荣湃两通道数字隔离器π122E61Q是一款性价比极高的支持UART通讯的车规级产品，而SPI通讯仍旧可以使用π141E60Q。

图3所示是分布式电池管理系统架构，一个电池管理控制器（BCU）配备多个电芯管理单元（CSU）形成整个电池管理系统。

35、同样地，在电池管理控制器（BCU）中，同时存在高压区与低压区，需要用到数字隔离器。

36、与集中式架构不同的是，AFE电池前端采集芯片处在单独的电芯管0是有理数还是无理数理单元中，其与主控MCU可能离得相当远，显然再用板内SPI通讯不合适，需要使用鲁棒性高的板间通讯方式，如CAN。

37、CAN收发器需要配合CAN控制器才能正常工作，通常使用一个集成CAN控制器功能的小MCU实现。

38、同样地，因为CAN收发器需要参考低压区地，所以AFE与CAN控制器之间的通讯需要隔离。

39、π141E60Q和π122E61Q仍然是非常符合分布式BMS隔离应用的数字隔离器产品。

图3 荣湃数字隔离器在分布式BMS的应用

使用菊花链取代CAN总线是BMS降低成本的一个重要设计思路。

43、菊花链一般使用微控制器SPI或UART串行通讯接口，通过通讯转换芯片将信号转换为差分信号。

44、主板以差分信号的形式与第一个AFE板子进行通讯，差分信号从第一个AFE板子出来后，依次进入后序的AFE板子，这样主板最终得以与所有AFE板子通讯。

45、差分信号隔离所支持的器件一般为变压器和电容，如集中式架构板内通讯可以使用电容隔离，而分布式架构板间通讯可以使用变压器隔离。

虽诸侯争霸然菊花链技术具有非常可观的成本优势，但其通讯速率低、BCI抗干扰能力弱、通讯协议不兼容等缺点是亟待解决的痛点。

47、在需要通讯数据量大、长距离稳定传输等高需求应用场合，CAN（FD）总线配合数字隔离器仍是不二选择。

荣湃数字隔离器性能优势

荣湃两通道数字隔离器π122E61Q和四通道数字隔离器π141E60Q都具有5KVrms隔离耐压，0.58mA/通道的超低静态功耗，200Mbps的通讯速率，仅为9ns的低传输延迟。

关于白鹭的资料50、EMC问题特别是RE辐射超标是困扰BMS研发工程师的一大难题。

51、得益于先进的iDivider技术，与其他厂商数字隔离器相比，这两款芯片在电磁辐射和抗干扰能力上具有显著的性能优势，十分适合用于BMS中的SPI和UART通讯隔离。

图4是参考CISPR 32:2015 Class B标准的荣湃四通道数字隔离器辐射发射（RE）测试结果。

53、可以看到在30MHz~230MHz频段和230MHz~1GHz频段与超标限值相比都有很大的裕量。

b） 30MHz~1GHz 垂直

图4 荣湃数字隔离器辐射发射测试结果

同样地，荣湃数字隔离器可以通过参照IEC 61000-4-8:2009工频磁场抗扰度实验，满足性能判定A等级。

荣湃半导体自推出车规级数字隔离器以来，已经成功打开新能源汽车BMS应用市场并进入国内主流OEM、电池生产商和Tier1的BMS项目中，每月都有稳步上升的大批量出货。

58、这些项目的顺利批产和运行说明了荣湃数字隔离器产品的性能完全符合BMS项目应用，也验证了产品质量和可靠性，满足新能源汽车应用。

原文标题：技术课堂之十 | 荣湃数字隔离器在新能源汽车BMS中的应用及性能优势

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