本技術(shù)涉及一種模擬裝置，尤其涉及一種基于菊花鏈通信的模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、電池管理系統(tǒng)(bms)是電動汽車和儲能領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，隨著新能源市場的發(fā)展，電池管理系統(tǒng)的可靠性和成本越來越受到關(guān)注，在bms應(yīng)用領(lǐng)域中，電池組模塊化、分布式的布置方式具有優(yōu)化重量分布，最大限度利用空間的優(yōu)點，其主要采用主從架構(gòu)的電池管理系統(tǒng)，主板和從板之間的通信方式主要分為can通信和菊花鏈通信兩種，對于數(shù)據(jù)通信鏈路而言，盡管can通信通過隔離可充分抑制噪聲，但具體實現(xiàn)方案復(fù)雜，硬件成本很高；

2、菊花鏈通信則使用元器件更少，方案更簡單，更具有優(yōu)勢。低電壓異步全雙工差分傳輸器(ltc6820)通過將四線制的spi信號轉(zhuǎn)換成差分雙絞線通信的脈沖信號，通過一個低成本的變壓器隔離，能很好的降低系統(tǒng)噪聲帶來的共模電壓擺幅的影響，在點對點菊花鏈式配置中，允許很長的傳輸距離，更適合模塊化應(yīng)用，其主流方案是主板控制器的提供isospi接口并作為主站，多組電池監(jiān)視芯片的adc單元采集多組電池信息，并集成isospi接口作為從站實現(xiàn)信息交互，這種菊花鏈方案需要多組真實電池與多組電池監(jiān)視芯片參與，成本高昂，故需要一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，利用一路ltc6820作為從站即可模擬多組真實電池與多組電池監(jiān)視芯片，測試主板控制器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決相關(guān)技術(shù)中的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N基于菊花鏈通信的模擬裝置，解決了成本高昂的問題。

2、技術(shù)方案如下：

3、一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特點是，包括fpga+arm控制器、模擬支路和bms主控制器；所述模擬支路包括差分電路和控制電路；

4、差分電路包括信號緩沖電路、esd防護電路、ltc6820電路和隔離變壓器；所述fpga+arm控制器和信號緩沖電路連接，所述信號緩沖電路和esd防護電路連接，所述esd防護電路和ltc6820電路連接，所述ltc6820電路和隔離變壓器連接，所述隔離變壓器和所述bms主控制器連接；

5、所述fpga+ram控制器輸出的控制信號經(jīng)過信號緩沖電路后進行阻抗匹配和信號電平適配，并發(fā)送至esd防護電路；所述esd防護電路對所述信號緩沖電路發(fā)出的信號進行靜電和浪涌保護，并發(fā)送至所述ltc6820電路；所述ltc6820電路用于將esd防護電路發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換成和隔離變壓器適配的源電流和吸電流驅(qū)動差分信號，所述ltc6820電路可輸出四種通信工作模式和通信時鐘速率；所述隔離變壓器用于將ltc6820電路發(fā)出的源電流和吸電流驅(qū)動差分信號發(fā)送至所述bms主控制器；

6、所述控制電路包括spi通信工作模式切換電路；所述所述fpga+ram控制器和所述spi通信工作模式切換電路連接，所述spi通信工作模式切換電路和所述ltc6820電路連接；所述fpga+ram控制器通過所述spi通信工作模式切換電路可選擇ltc6820四種通信工作模式和通信時鐘速率中的一種。

7、通過上述技術(shù)方案，通過模擬支路的設(shè)置，以bms主控制器作為主站，模擬支路作為從站，可以根據(jù)fpga+arm控制器的控制指令后實現(xiàn)模擬多路電池采集板加多路電池的情況，而且根據(jù)fpga+arm控制器的控制指令可以控制ltc6820電路選擇四種工作模式的一種，從而可以降低成本。

8、進一步地，所述模擬支路包括結(jié)構(gòu)一致的主模擬電路和從模擬電路，主模擬電路和從模擬電路并聯(lián)。

9、進一步地，還包括實時機，實時機和所述fpga+arm控制器連接，所述實時機通過ethercat和所述fpga+arm控制器實現(xiàn)相互通信；所述fpga+arm控制器用于對電池包模型進行模型運算，并向所述實時機反饋電池包的狀態(tài)信息，所述fpga+arm控制器由所述實時機控制。

10、進一步地，所述隔離變壓器和所述bms主控器通過雙絞線連接，所述雙絞線的長度由實際需要的傳輸距離和期望的信噪比控制，所述bms主控制器用于再對電池包模型參數(shù)拆包處理。

11、通過上述技術(shù)方案，通過雙絞線的設(shè)置，可以增強抗干擾能力，進而在通過適配參數(shù)的情況下，可以傳輸更遠的距離，還提高了通信速率。

12、進一步地，所述ltc6820電路上設(shè)置有mstr引腳、第14引腳、第15引腳、隔離接口ip和隔離接口im，所述mstr引腳接地，所述第14引腳串聯(lián)分壓電阻rb1后和第15引腳并聯(lián)，并串聯(lián)有分壓電阻rb2，分壓電阻rb2接地；

13、所述第14引腳和第15引腳分別輸出的差分信號驅(qū)動電流ibias和接收信號比較器電壓閾值icmp均由分壓電阻rb1和rb2的阻值控制，ibias＝2v/(rb1+rb2)，icmp＝0.5*ibias*r2；隔離接口ip和隔離接口im兩端并聯(lián)有電阻rm，并和所述隔離變壓器串聯(lián)，隔離接口ip和隔離接口im輸出的差分驅(qū)動電流id＝20*ibias，經(jīng)過1：1隔離變壓器傳輸?shù)碾妷赫穹鶠閕d*rm/2。

14、進一步地，所述ltc6820電路上設(shè)置有spi通信模塊和工作模式模塊，spi通信模塊和所述fpga+arm控制器連接，所述工作模式模塊和所述spi通信工作模式切換電路連接；所述工作模式模塊用于控制所述ltc6820電路的工作模式和通信時鐘速率，所述ltc6820電路通過spi通信模塊和所述fpga+arm控制器實現(xiàn)相互通信，所述ltc6820電路的工作模式和通信時鐘速率由所述fpga+arm控制器通過工作模式模塊實現(xiàn)控制。

15、綜上所述，一種基于菊花鏈通信的模擬裝置的有益效果為：

16、1、通過第一模擬支路和第二模擬支路的設(shè)置，以bms主控制器作為主站，第一模擬支路和第二模擬支路作為從站，可以根據(jù)fpga+arm控制器的控制指令后通過電池包模型打包、再拆包的方式實現(xiàn)模擬多路電池采集板加多路電池的情況，而且根據(jù)fpga+arm控制器的控制指令可以控制ltc6820電路選擇四種工作模式的一種，從而可以降低成本；

17、2、通過雙絞線的設(shè)置，可以增強抗干擾能力，進而在通過適配參數(shù)的情況下，可以傳輸更遠的距離，還提高了通信速率。

18、應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本實用新型。

技術(shù)特征：

1.一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，包括fpga+arm控制器、模擬支路和bms主控制器；所述模擬支路包括差分電路和控制電路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，所述模擬支路包括結(jié)構(gòu)一致的主模擬電路和從模擬電路，主模擬電路和從模擬電路并聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，還包括實時機，實時機和所述fpga+arm控制器連接，所述實時機通過ethercat和所述fpga+arm控制器實現(xiàn)相互通信；所述fpga+arm控制器用于對電池包模型進行模型運算，并向所述實時機反饋電池包的狀態(tài)信息，所述fpga+arm控制器由所述實時機控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，所述隔離變壓器和所述bms主控制器通過雙絞線連接，所述雙絞線的長度由實際需要的傳輸距離和期望的信噪比控制，所述bms主控制器用于再對電池包模型參數(shù)拆包處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，所述ltc6820電路上設(shè)置有mstr引腳、第14引腳、第15引腳、隔離接口ip和隔離接口im，所述mstr引腳接地，所述第14引腳串聯(lián)分壓電阻rb1后和第15引腳并聯(lián)，并串聯(lián)有分壓電阻rb2，分壓電阻rb2接地；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，其特征在于，所述ltc6820電路上設(shè)置有spi通信模塊和工作模式模塊，spi通信模塊和所述fpga+arm控制器連接，所述工作模式模塊和所述spi通信工作模式切換電路連接；

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域領(lǐng)域，特別涉及一種基于菊花鏈通信的模擬裝置，包括FPGA+ARM控制器、模擬支路和BMS主控制器；模擬支路包括差分電路和控制電路；差分電路包括依次連接的信號緩沖電路、ESD防護電路、LTC6820電路和隔離變壓器；FPGA+RAM控制器輸出的控制信號經(jīng)過信號緩沖電路、ESD防護電路和LTC6820電路后轉(zhuǎn)換成和隔離變壓器適配的源電流和吸電流驅(qū)動差分信號；隔離變壓器發(fā)送至BMS主控制器；控制電路包括SPI通信工作模式切換電路；SPI通信工作模式切換電路分別和FPGA+RAM控制器以及LTC6820電路連接；FPGA+RAM控制器通過SPI通信工作模式切換電路可選擇LTC6820四種通信工作模式和通信時鐘速率中的一種，通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)具有降低成本、增強抗干擾能力和提高通信速率的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：邵帥帥,馮英本
受保護的技術(shù)使用者：上海熠速信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240410
技術(shù)公布日：2025/1/2