【導讀】BMS（Battery Management System）稱(chēng)之為電池保姆或電池管家，通過(guò)實(shí)時(shí)采集、處理、存儲電池組運行過(guò)程中的重要信息，智能化管理及維護各個(gè)電池單元，防止電池出現過(guò)充電和過(guò)放電，延長(cháng)電池的使用壽命，監控電池的狀態(tài)。在工業(yè)領(lǐng)域中，為了保證BMS高效、可靠、安全地運行，一套完善的系統隔離解決方案就顯得尤為重要。
01 電動(dòng)車(chē)BMS系統中的隔離方案
在36V~48V系統例如電動(dòng)自行車(chē)，電動(dòng)滑板車(chē)和電動(dòng)助力車(chē)等的BMS中，根據控制充放電MOS的位置不同，分為高邊驅動(dòng)和低邊驅動(dòng)，其中低邊驅動(dòng)中的電池包和控制側只有在低邊MOS閉合時(shí)是共地的，因此在接口端需要隔離器來(lái)保證通信連續性?？梢圆捎梅至⒎桨竿ㄟ^(guò)數字隔離器來(lái)達到隔離作用，也可以使用隔離485、隔離CAN來(lái)滿(mǎn)足通訊接口隔離的需求，實(shí)現電池包與外部中控間的通信，另外，集成隔離電源的隔離器產(chǎn)品則可進(jìn)一步提高集成度，降低成本。
圖1：電動(dòng)自行車(chē)BMS – 10s~13s/36V~48V系統
數字隔離器可以選擇雙通道標準數字隔離器NSi8021N或低速數字隔離器NIRS21N。NIRS21N的隔離耐壓可以達到3kVrms，通信速度可達500kbps，遠高于市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品的150kbps，可完美代替光耦。接口隔離芯片可選擇隔離RS-485收發(fā)器NSi83085和隔離CAN收發(fā)器NSi1050，兩顆芯片均具有高可靠性、高隔離耐壓（5kVrms）、高共?？箶_以及高集成度的特點(diǎn)，內部集成數字隔離和接口驅動(dòng)兩種功能設計，可大幅簡(jiǎn)化系統設計復雜度，減少系統PCB的面積。
在電動(dòng)摩托車(chē)、商用三輪車(chē)和低速四輪車(chē)等60V~72V系統中，一般會(huì )用兩個(gè)AFE級聯(lián)，目前大部分的工業(yè)級AFE不支持菊花鏈，因此高邊AFE會(huì )使用隔離I2C和MCU進(jìn)行通信。另外，最新的電摩BMS標準中要求使用CAN通信，通信速率需達到500kbps。
圖2：電摩BMS系統 –16s~20s/60~72V系統(雙AFE)
納芯微NSi8100N系列雙通道雙向I2C數字隔離器滿(mǎn)足AEC-Q100標準，數據率高達150Mbps，時(shí)鐘速率可達2MHz，提供數字通道方向配置選擇，輸出默認高電平和低電平選擇。寬供電范圍可直接對接大多數MCU等數字接口，并且可以方便的提供電平轉換功能。納芯微最新推出的隔離CAN收發(fā)器NSi1050的傳輸速率可達1Mbps，遠高于電摩BMS標準的要求。
02 基站備電BMS系統中的隔離方案
基站備用電源一般是在供電掉電時(shí)，為了確保通信設備供電正常而設計的?；緜潆娤到y的主要組成部分包括磷酸鐵鋰電池組、電池管理系統（BMS）以及其他模塊如GPRS通訊模塊等。磷酸鐵鋰電芯較比三元鋰單節電芯電壓低，標稱(chēng)值為3.2V，故此類(lèi)BMS一般為15s或16s系統，使用單個(gè)AFE，類(lèi)似于電動(dòng)自行車(chē)BMS。在基站備電BMS中，主要會(huì )用到隔離485接口、隔離CAN、隔離電源以及隔離I2C等，這些隔離產(chǎn)品可以滿(mǎn)足通信備電BMS中的通訊接口隔離需求和隔離供電需求。
圖3：基站備電BMS – 15s~16s/48V系統
與電動(dòng)車(chē)BMS隔離方案中相同，在基站備電BMS系統中可單獨利用數字隔離器來(lái)實(shí)現信號隔離，也可以采用隔離485和隔離CAN的集成方案來(lái)作為通訊接口隔離。納芯微提供雙通道數字隔離器NIRS21N和三通道數字隔離器NSI8131S兩種數字隔離器供客戶(hù)選擇，兩顆芯片的隔離耐壓均可以達到3000Vrms，在保證系統可靠性的前提下，能夠實(shí)現最優(yōu)的性?xún)r(jià)比。
03 大型儲能BMS系統中的隔離方案
大型儲能系統較為復雜，電壓范圍在500-850V，為高壓系統。該系統需要多串AFE級聯(lián)，對可靠性安全性要求更高，一般使用車(chē)規級的AFE對電池進(jìn)行監控，AFE之間用菊花鏈級聯(lián)。
在大型儲能BMS中隔離產(chǎn)品的應用包括：
使用變壓器或電容進(jìn)行隔離通信
AFE與MCU之間通過(guò)UART或SPI或I2C通信
控制信號
總線(xiàn)電壓和電流采樣
控制信號一般需要4~6通道數字隔離器，NSi8141N系列四通道數字隔離器提供符合UL1577的多種電氣隔離耐壓（3.75kVRMS），且具有高電磁抗擾度和低輻射的特性，適合于高壓BMS系統中的隔離需求。
圖4：大型儲能BMS(高壓儲能)系統
總線(xiàn)電壓和電流采樣中可利用單端和差分隔離運放來(lái)實(shí)現信號采樣，NSi1300隔離運放芯片的輸入側采用高精密全差分放大器級，可以提供業(yè)內通用的8.2倍或41倍增益，并保持極低的增益誤差。通過(guò)增加掉電檢測，共模輸入電壓檢測功能提供易用的安全診斷功能。通過(guò)選擇合適的采樣的電阻，利用NSi1300可以實(shí)現0.1%系統精度。
隔離電源部分，NSiP884x 系列產(chǎn)品將內置有片上變壓器的隔離DC/DC電源電路以及四通道高速數字隔離集成在一起，用戶(hù)只需在電源輸入輸出上各加兩個(gè)濾波電容就能實(shí)現電源隔離和信號隔離，極大地簡(jiǎn)化了隔離電源的設計。NSiP884x 系列產(chǎn)品采用標準的 SOIC16 傳統封裝，制造全程穩定可控，出廠(chǎng)時(shí)經(jīng)過(guò)了嚴格的耐高壓測試和性能參數測試，產(chǎn)品具有一致性高，可靠性高的特點(diǎn)，適用于對可靠性要求極高的車(chē)載和高壓應用環(huán)境。
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