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随着电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）在中国市场的日益普及，电池管理系统（BMS）作为这些车辆的关键组成部分，其重要性也日益凸显。BMS的质量直接影响到电池的性能、安全和寿命，因此对于提高电动汽车的整体性能和可靠性至关重要。德州仪器（TI）作为一个在半导体领域具有深厚技术积累的公司，长期致力于为汽车行业提供高性能、高集成度的BMS解决方案。TI的BMS解决方案旨在通过精确的电池监测和管理，提高电池组的效率和使用寿命，同时确保安全性。 1. BMS基础知识：首先回顾了BMS的基本功能和在EV/HEV中的作用，包括电池监测、状态评估、均衡管理和故障诊断等。 2. 16节AFE（模拟前端）解决方案：介绍了TI最新的16节电池单元监测IC，该IC能够提供高精度的电压和温度测量，支持多达16节电池单元的监测，适用于复杂的电池包配置。 3. 主动平衡技术：详细讲解了主动平衡技术的工作原理及其对提高电池组整体性能和寿命的重要性。主动平衡技术能够有效地减少电池单元之间的容量差异，提高电池组的充放电效率。 4. 设计考虑：探讨了在设计BMS时需要考虑的因素，如系统的可靠性、安全性、成本效益以及与车辆其他系统的兼容性等。 5. 参考设计介绍：最后，提供了一系列的参考设计，这些设计展示了如何将TI的BMS解决方案应用于实际的EV/HEV电池包中，帮助工程师快速理解和应用TI的技术。

昔诺达科技 ( www.sinota-sz.com ) 创立于 2014 年，国家级高新技术企业，是家专业的电子应用方案提供商；专注于锂电池充放电管理系统（ BMS ）、 PD 快充、大功率电源、 BLDC 等产品。企业以产品为核心，技术为导向，公司员工超过 45% 研发比例，拥有众多发明专利和软件著作权；是南芯、英诺赛科的战略合作方， NXP 的金牌合作伙伴 , 也是瑞萨独立设计公司（ IDH) 。 公司以 “研、产、销”一体化运营，集方案设计、技术支持、 PCBA 和 Open BOM 提供物料的生意模式服务于广大客户。 昔诺达 BMS 研发骨干成员来自于知名电池企业，十年以上的行业经验，库仑计算法行业领先，产品畅销全球。 公司的 BMS 功能具备如下优势特点： 1 、领先的 SOC 库伦计， 6 种核心算法互补互成，精度可达 1~3%. 2 、全方位保护功能，拥有极低的待机功耗。 3 、拥有 OTA 功能。 4 、齐全的通讯接口功能： CAN/485/232/uart/ 蓝牙等。 5 、历史数据保存功能。 6 、误差校准功能。 7 、均衡功能。 8 、并机功能 9 、预放电（充电）功能。 10 、加热功能。 11 、收集 APP 监控功能。 12 、 SOH 功能。 详细资料请登录： WWW.SINOTA-SZ.COM

前言 BIM（Building Information Modeling，建筑信息建模） 于2011年左右出现，是建筑行业的一个重大突破。如今，该项技术已经成熟，除施工阶段以外，还可以在其他阶段使用。 那么，如何将BMI集成到SCADA系统中？ BIM—连接建筑设计与建筑维护的纽带 之前，项目经理们使用AutoCAD制作简单的图纸。BIM具有三个特定功能，超越了简单的图纸设计： 使用的对象易于复制 3D建模取代2D图纸 对象可以组合（例如，门可以嵌入墙体） BIM的首要目标是完善和深化设计阶段。 更好的设计意味着施工中的错误更少，因此维护更容易 。在建筑行业， 1-20-60规则 已经相当出名：设计中的1欧元错误会导致施工额外增加20欧元的成本，而这又会导致维护成本增加60欧元。 从广义上讲，BIM是对建筑的描述。人们倾向于将BIM理解为简单的3D展示。这是一种刻板观念。BIM最关键的要点在于：它是关于一座建筑物所有信息的集合。这些信息不仅对项目经理有用，还对运营、维护和集成团队有用。 BIM 为他们提供了设备和建筑运维所需的所有信息，确保建筑物施工阶段和运维阶段之间的完美连续性。 BIM可以聚合以下三种类型的数据： 静态数据 ：描述建筑物的数据（例如：技术数据表、平面图、BIM 模型） 半静态数据 ：操作员执行的操作（例如服务请求） 动态数据 ：建筑物各种设备（例如空调）的测量值 这些数据关联构成了 数字孪生 ：双向系统（检索和发送信息）中真实世界和虚拟世界的融合。 面向运营的BIM，为建筑 SCADA 系统服务 随着 BIM 成为 SCADA 的关键要素，我们将其集成到Panorama SCADA解决方案中，使宏集Panorama SCADA系统具备BIM运营功能。 BIM 建筑数据可以导入到 Panorama Studio（ Panorama SCADA的集成开发环境）中。这个过程通过 IFC 文件 （OpenBIM 通用格式）中的元数据完成。 Panorama Studio 可以识别各种建筑组件，这些组件被添加为设计“对象”（物理对象的数字实例），加快应用程序的开发速度。 3D 模型 在SCADA 应用程序中集成并设置动画效果。这些3D模型为建筑物信息提供空间情境，操作人员能够更容易地导航和查找设备元素/信息。 示例：操作人员收到一条指示阀门故障的警报，操作人员想在应用程序中查看警报： 选择警报通知 该应用程序在 3D 模型中显示阀门所在的确切区域 操作人员对阀门故障进行干预 BIM是对建筑物的全面描述，因此有必要对显示的信息进行结构化处理。用户视图对于准确使用数据至关重要。 以下是一些基于用户配置文件的 SCADA 用例： 维护人员 ：供暖和通风系统、机房、警报器 工程总监 ：空间、分区、家具、能源消耗、舒适度设置等 建筑物业公司 ：按空间类型划分的占用面积、公共区域管理、水和能源消耗、环境管理、每月入住率等 凭借BIM运营功能，宏集Panorama将BIM置于其运营的核心。BIM将成为我们客户实施SCADA方案过程中的宝贵“盟友”。

新国标简介： GB/T 34131《电力储能用电池管理系统》是规定了电力储能用电池管理系统的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输与贮存要求的国家标准。随着我国储能行业的迅猛发展，国标也相应地进行系统性更新。 2023年10月1日， GB/T 34131-2023《电力储能用电池管理系统》（以下简称“新国标”）已正式实施。新国标替代GB/T 34131-2017（以下简称“旧国标”），规定了电力储能用电池管理系统的数据采集、通信、报警和保护、控制、能量状态估算、均衡、绝缘电阻检测、绝缘耐压、电气适应性、电磁兼容等要求，描述了相应的试验方法，规定了分类和编码、正常工作环境、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。 新国标适用于电力储能用锂离子电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池、液流电池和水电解制氢/燃料电池的电池管理系统的设计、制造、试验、检测、运行、维护和检修，其他类型电池管理系统参照执行。 在储能系统中，BMS控制器都有着监控电池运行状态（如：采集电池单体电压、电池单体温度、电池簇电压、电池簇电流、绝缘电阻阻值等）和根据特定的报警与保护策略控制电池包的运行功率和停机指令的重要作用。同时BMS可以通过自身的通信接口、模拟/数字量接口与其他控制器或设备进行信息交互，从而实现整个系统的安全高效运行。 新旧国标对比： 主要针对数据采集项中的电池电压测试项和均衡测试项为例进行分析说明。 电池电压： 新旧国标采集精度和采样周期对比： 新国标规定电池电压采集项目需使用电池模拟装置完成，电池模拟装置应满足附录B中的B.1要求： a) 当模拟电池单体时: 1) 电压范围:0V~15V; 2) 电压最大允许误差为±0.1%F.S.; 3) 电压分辨率不大于1mV; 4) 温度最大允许误差为±0.5 ℃。 b) 当模拟电池簇时: 1) 电压范围:0V~2000V; 2) 电压最大允许误差为±0.2%F.S.; 3) 电流最大允许误差为±0.2%F.S.; 4) 电压分辨率不大于0.1V; 5) 电流分辨率不大于0.1A。 均衡： 旧国标5.7中规定锂离子电池电池管理系统应具备均衡功能，但未对均衡方式做出要求； 而新国标6.7均衡的测试要求中规定锂离子电池、钠离子电池和铅酸(炭)电池管理系统应具有均衡功能，均衡方式需采用主动均衡方式和被动均衡方式中的一种或两种。 新国标7.9均衡试验的测试步骤中要求使用电池模拟装置来进行均衡测试。这就需要电池模拟装置支持的电流能力要大于当前市面上BMS均衡电流，所以电池模拟装置除需满足附录B.1要求外还需要具备5A（典型值）的均衡电流能力。 北汇信息解决方案： 除以上解读的电压测试和均衡测试外，新国标与旧国标相比还增加了许多新的测试内容和需要记录的测试数据。基于对新旧国标的理解和实践，北汇信息推出了针对新国标的储能BMS自动化测试系统 ，如下图所示。图中描述了整个测试系统的软硬件组成及其之间的连接关系。包括上位机软件、高压机柜、低压机柜、环境仓等。 本系统支持CAN、RS485、以太网等通信方式，可与被测电池管理系统进行通信环境的全面仿真；电池单体模拟器、高压源、电流源等设备，可对被测电池管理系统进行外围电气环境的全面仿真，同时通过控制环境仓，模拟电池管理系统外界环境；系统中的设备通过统一的实验管理软件进行控制，可对BMS实现针对新国标的自动化测试，并快速匹配适用于不同的被测BMS，从而提高测试效率，缩短测试周期。 自动化测试结束后可自动生成测试报告，北汇信息还具备定制化开发服务，例如开发定制化的测试报告生成工具，可将测试报告的数据自动填充到用户自定义的Word或Excel模板中。 北汇信息储能测试系统支持的新国标测试项如下： 总结： 北汇信息拥有专业的储能技术服务团队，多年来已为国内多家头部储能企业和中国电科院等储能测试机构提供储能测试系统和驻地测试服务，不仅紧跟储能新旧国标的发展，也为企业标准提供定制化方案和服务，助力储能行业更好的发展。如果您想要了解更多的信息，欢迎联系北汇信息。

现如今，随着汽车电子的发展，串行通信在ECU上也被广泛应用，我们常见的串行通信有：RS485、RS232、PSI5、SPI等，每一种串行通信都有其自身的特点。本文主要就基于VT2710实现SPI仿真进行相关的介绍。 V T2710 介绍 VT2710是Vector 旗下的一款串行通信板卡。VT2710 提供一套测试ECU或传感器串行通信通道所需的接口。该模块可用于模拟总线通道上传感器和ECU的行为。此外，还可以监控串行总线上的通信。VT2710可用于控制试验台上的外围设备。 如下图所示，VT2710模块可以同时处理两组串行接口，包括汽车传感器相关的PSI5和SENT接口。以及支持通用型数字接口，SPI，I2C，UART，RS232，RS422，RS485或LVDS等诸多通信协议。下面，将就基于VT2710实现SPI仿真的方式展开讲解。 图 1- VT2710 串行通信卡 SPI SPI，是串行外设接口“Serial Peripheral Interface”的简写，这是一种全双工同步串行的通信协议。 图 2-SPI 多从机模式 SPI通信原理其实很简单，要需要至少4根线，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）和CS/SS（片选）。 MISO（ Master Input Slave Output）：主设备数据输入，从设备数据输出； MOSI（Master Output Slave Input）：主设备数据输出，从设备数据输入； SCLK（Serial Clock）：时钟信号，由主设备产生； CS/SS（Chip Select/Slave Select）：片选线，用于多从机时主设备与从设备进行选择。当主设备要和某个从设备进行通信时，主设备需要先向对应从设备的片选线上发送使能信号，（大多数是将电平拉低），表示选中该从设，主芯片对此从芯片的操作才有效。 图 3- 通信过程 其通信过程也很容易理解。首先，主设备发起片选信号，将CS/SS拉低（一般情况），启动通信。然后，主设备通过发送时钟信号，来告诉从设备进行发数据或者读数据的操作。值得关注的是，通信过程中有四种数据采样的模式，由极性（CPOL）和相位（CPHA）来决定，CPOL为“0”则代表时钟信号空闲时为低电平，为“1”则空闲时为高电平，相位的“0”、“1”则分别代表在第一个跳变沿传输数据和在第二个跳变沿传输数据。以上极性和相位排列组合为以下四种模式： C POL=0,CPHA=0 ：空闲时低电平，第一个跳变沿发数据 C POL=0,CPHA=1 ：空闲时低电平，第二个跳变沿发数据 C POL=1,CPHA=0 ：空闲时高电平，第一个跳变沿发数据 C POL=1,CPHA=1 ：空闲时高电平，第二个跳变沿发数据 图 4- 四种工作模式 主设备发送片选信号选中从设备，并且发送时钟信号后。紧接着主机（Master）将要发送的数据经MOSI信号线发送给从机（Slave），从机也将数据经MISO信号线返回给主机。SPI通信协议还具有高速传输、简单灵活、支持和多从设备的连接，具有较高的灵活性、双向通信、低功耗的特点。 以上就是SPI的基本通信原理，下面介绍一下上位机软件配置。 在上位机软件—CANoe中，有一个SPI Basic的示例工程。在File→Sample Configurations下的SPI Basic工程中，可以实现SPI基础的传输接收等基本通信。下面简单介绍一下该工程的使用和配置。工程位置如下图所示。 图5 -SPI B asic工程 首先，将Master和Slave的MISO、MOSI、CS、SCLK对应连接。打开示例工程，确认通道是否匹配好。启动工程，在对应的输入窗口下输入数据即可完成收发。 图 6-SPI B asic工程实例 关于SPI的配置都在Hardware窗口下的Protocol Configuration Sensors模块下。 图 7-SPI 配置 icon Master配置： 1）Clock polarity when idle:指空闲时的SCLK极性 2）Clock frequency:指时钟频率 3) Wait after CS active : 主机通过CS选中从机后的等待时间 4）Wait before CS inactive : CS片选在待命状态下的等待时间 图 8-M aster配置窗口 Slave配置： 1）General Setting:此模式选择项包含Low Active和High Active，Low Active用于一般复杂度的通信需求，High Active用于高复杂度的通信需求。 2）Clock Setting：极性和相位选项，CPOL为极性，CPHA是相位。 图 9-S lave配置窗口 至此，就是我们在上位机软件中的示例工程以及对Master和Slave的一个基本的配置。 S PI 多从机模式的配置： 保证主机、从机连接没有问题，在上位机软件CANoe的Hardware窗口下的Protocol Configuration Sensors模块下，右击Master→Add Slave，具体参数的配置参照上文即可。值得关注的是，每块VT2710可以提供2个独立通道的四线SPI通讯，最多支持5路片选，两个通道至多可支持10个从机。 图1 0-S lave添加 图1 1-S lave 菊花链 在一个主机和多个从机的SPI 系统中，通常采用专门的片选信号来寻址从机。随着从机数量不断增加，片选线也随之增多。 这种情况将给电路板带来很大的挑战。这时候，使用菊花链的连接方式是更好的选择。 菊花链，顾名思义，这种连接方式就像是花环，进行通信的过程中，在设备信号以串行的方式从一个设备依次传到下一个设备，不断循环直到数据到达目标设备的方式被称为菊花链。在菊花链的SPI系统中，只采用一个SS (或者CS) 信号，所有从机接收同一个时钟信号。只有链上的第一个从机(SLAVE 1) 从微控制器直接接收命令。其他所有从机都从链上前一个从机的输出引脚获得其数据。要保证菊花链正常工作，每一个从机就必须能在给定的命令周期读入命令，而在下一个命令周期从数据输出引脚输出同样的命令。 图10为菊花链连接方式。在菊花链模式下，各个从机一个接一个地连接起来。主机通过所有连接的从机传输数据。为此，主机的MOSI输出连接到第一个从机的MOSI输入，下一个从机的 M ISO 再连接到下一个从机的MISO，以此类推。最后一个从机的MISO输出再次连接回主机。所有从机的芯片选择信号在这里相互连接。采用菊花链的连接方式，优点在于节约空间，释放总线压力。缺点就是因为是信号串行传输，所以一旦数据链路中的某设备发生故障的时候，它下面优先级较低的设备就不可能得到服务了。 图1 2- 菊花链的连接方式 B MS 系统中菊花链实例 目前，国内的BMS设备主要分为两种。第一种是以分布式架构为主，BMS分为主板和从板，主从板上都有微型的控制器，用作收集从板采集到的电池电压和温度数据 ，通过CAN总线传给主板。第二种是采用菊花链技术的BMS集中式架构。这种架构只在BMS主板上保留微控制器，原本的从板改成单纯围绕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。主板完成BMS主要的保护和电池管理功能。 图1 3- 传统方式到菊花链的演变 BMS的主板上的微控制器连接SPI串行通信接口，通过通信转换芯片将信号转换为差分信号。主板以差分信号的形式与第一个从板进行通信，差分信号从第一个从板出来后，依次进入后序的从板，这样主板最终得以与所有从板通信。菊花链在BMS系统中就是作为这样一个主、从板之间的桥梁而存在。菊花链的仿真可以基于 VT的 FPGA板卡实现， 通过Simulink构建菊花链仿真模型并运行在FPGA板卡中，从而实现用菊花链的方式完成主板从、板之间通信的功能。 总结 VT2710是一款为ECU和N个数字传感器提供硬件接口的功能型板卡。希望通过本文的介绍，大家对VT2710串行通信板卡和SPI通信协议有了更深入的了解。如果您对VT2710板卡亦或是SPI通信协议或者想要了解更多相关内容，欢迎咨询北汇信息，感谢观看！ 北汇信息作为Vector中国的合作伙伴，始终专注于汽车电子领域的新技术和新产品，为整车厂和零部件企业提供完整的研发、测试解决方案，为工程师在汽车领域提供“趁手装备”！我们不仅提供相应的工具和技术支持服务及培训，还针对不同的应用提供相应的解决方案，助力中国客户的研发效率提升。欢迎联系北汇信息，我们将根据不同需求为您提供针对性的高效、灵活、稳定的解决方案！