BMS的菊花链技术和AFE
文章目录
- 菊花链在BMS中的位置
- 菊花链拓扑
- 菊花链通信
- AFE（Analog Front End）
- AFE均衡电路
- 菊花链应用示例
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- MC33665A
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- MC33665A SPI通信
- MC33775A
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- MC33775A 硬件资源
- 文章参考
菊花链在BMS中的位置
如下图，AFE在从板中，用来采集电池电压和温度，以及均衡管理。
菊花链拓扑
BMS通常以分布式架构为主，即分为主板和从板。原来主从板上都有微处控制器。从板采集单体电池电压和温度，通过CAN总线传给主板。
而现在的趋势是通过菊花链技术采取BMS集中式架构设计。这种架构只在BMS主板上保留微控制器，原从板简化为单纯围绕AFE芯片功能的小板，AFE采集的信息通过差分隔离信号的方式直接传送给主板。
菊花链通信
目前BMS行业的菊花链技术是各AFE芯片厂家来推动的。
BMS的菊花链通信技术目前还没有形成行业标准，主要是各AFE芯片厂家制定私有协议，各家的AFE只能与各自家的桥接芯片配套使用，各家对自己菊花链通信技术的命名也不同。主要差异如下：
不同厂家的AFE采集通道也不同：
AFE（Analog Front End）
AFE是指模拟前端电路，它的主要功能是将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号， 并进行预处理。预处理包括滤波、放大、数字处理等，最后通过多种方式进行输出，例如串口输出、并口输出、以太网输出等。
在BMS中专指电池采样芯片，用来采集电芯电压和温度，以及均衡管理。
AFE均衡电路
BMS均衡功能的实现主要靠AFE，它里面集成了均衡控制开关以及相关逻辑电路，给用户提供了丰富的诊断和控制接口。
如下图（图片来源于ADI的LTC6810），方框部分即为均衡电路。
AFE提供的均衡接口主要是被动均衡，即通过电阻放电；
它可以支持内部均衡与外部均衡两种（如下图，来自于ADI的LTC6813）；
两种方式都要把均衡电阻放置在外，但内部均衡可以利用内部的MOS管作为均衡通流开关，而外部均衡需要外部再增加一个MOS管作为均衡通流开关；基本上每一家的AFE都支持两种方式（TI比较早的型号除外）。
菊花链应用示例
MC33665A
MC33665A是一款通用的电池管理通信网关和TPL收发器。该器件通过标准通信协议转发来自不同TPL（恩智浦专有的隔离式菊花链协议）端口的信息。标准通信协议确保与市场上的大多数微控制器兼容。
MC33665A有多种版本，为BMS的MCU提供不同的通信接口，如SPI、CAN和UAR，并从集成的TPL端口传输信息。
MC33665A提供四个隔离的TPL菊花链端口，以便与菊花链中的其他隔离BMS设备进行通信。每个菊花链端口都支持电容和电感隔离通信，确保与恩智浦电池管理设备（如MC33771C、MC33772C和MC33775A）的互操作性。MC33665A支持符合ASIL D标准的通信协议，并符合AEC-Q100 1级标准。
MC33665A SPI通信
SPI通信采用MSB优先，时钟空闲时是低电平，在SCK信号线的第二个跳变沿进行采样。即 CPOL=0，CPHA=1。
MC33775A
MC33775A是一款锂离子 电池单元控制器IC，专为混合动力电动车（HEV）和电动车（EV）而设计。
该设备主要用来测量差分的高精度电池电压以及温度。此外，该器件还提供了一套广泛的无源电池电压平衡功能，以平衡整个电池堆的单个电池电压。该器件提供串行外设接口（SPI）和一个隔离的菊花链接口，用于与主机MCU通信。
MC33775A 硬件资源
每个设备具有14个电压测量、8个模拟输入（模拟输入可用来采集温度）和14个内部平衡场效应晶体管（FET）
采集电压引脚接口：CT0-15(测量14个电压)
采集温度接口引脚：GPIO0-7(需AD转换)
电压均衡开关：CB0-14
文章参考
http://www.yingtexin.net/ic/56447.shtml