表1介绍了电池监视系统的 4 种架构。每种架构都设计为自主的电池监视系统,并假定系统由 96 个电池组成,12 个电池为一组,分成 8 组 (见表 1)。每组都有一个至主 CAN 总线的 CAN 接口,而且与系统其余部分是电流隔离的。
表 1:电池监视架构比较
并联独立 CAN 模块 (图 1)
每个由 12 个电池组成的模块都含有一个 PC 板,板上有1个 LTC6802、1个微控制器、1个 CAN 接口和1个电流隔离变压器。系统所需的大量电池监视数据使主 CAN 总线难以应付,因此 CAN 模块必须在 CAN 子网上。CAN 子网由一个主控制器协调,该主控制器也为主 CAN 总线提供网关。
图 1 并联独立 CAN 模块
具CAN网关的并联模块(图 2)
每个由 12 节电池组成的模块都含有一个 PC 板,板上有一个 LTC6802 和一个数字隔离器。这些模块具有至控制器电路板的独立接口连接,该控制器电路板上含有1个微控制器、1个 CAN 接口和1个电流隔离变压器。微控制器协调这些模块,并为主 CAN 总线提供网关。
图 2 具 CAN 网关的并联模块的方框图
具CAN网关的单个监视模块(图 3)
在这种配置中,由 12 节电池组成的模块中没有监视和控制电路。取而代之的是,单个 PC 板含有 8 个 LTC6802 监视器 IC,每个监视器 IC 都连接至其电池模块。LTC6802 器件通过非隔离式 SPI 兼容的串行接口通信。单个微控制器通过 SPI 兼容的串行接口控制整组电池监视器,该微控制器也是至主 CAN 总线的网关。CAN 收发器和电流隔离变压器是该电池监视系统的最后两个组件。
图 3 具 CAN 网关的单个监视模块的方框图
具CAN网关的串联模块(图 4)
这种架构类似于单个监视模块,除了每个 LTC6802 都在由 12 个电池组成的模块内部的 PC 板上。8 个模块通过 LTC6802 非隔离式 SPI 兼容串行接口通信,这在电池模块之间需要连接 3 或 4 条传导电缆。单个微控制器通过底端监视器 IC 控制整组电池监视器,并作为至主 CAN 总线的网关。CAN 收发器和电流隔离变压器仍然是电池监视系统的最后两个组件。
图 4 具CAN网关的串联模块的方框图
电池监视架构选择
第一种和第二种架构一般而言比较具有挑战性,因为并行接口需要大量连接和外部隔离。为了应对这种复杂性的提高,设计师采用了独立地与每个监视器器件通信的方法。第三种 (具 CAN 网关的单个监视模块) 和第四种 (具 CAN 网关的串联模块) 架构采用了简化的方法,所受限制最少。