ISO-SPI模擬技術(shù)：高壓電池BMS測試的高效解決方案

電動(dòng)車電池電壓有從400V往800V增加，及大型儲能系統(tǒng)電池電壓從600V - 900V往1500V增加的趨勢，工程師在提出高壓電池BMS硬件在環(huán)（HIL）需求時(shí)，面臨電池芯通道數(shù)與仿真效果的兩難選擇：當(dāng)通道數(shù)不足時(shí)往往需使用測試版韌體來縮小系統(tǒng)規(guī)模，如此不僅省略了真實(shí)系統(tǒng)中數(shù)以百計(jì)電池芯串?dāng)?shù)的系統(tǒng)復(fù)雜性，也難以精確仿真完整系統(tǒng)發(fā)生同時(shí)多處異常，或不同異常情境互相影響等的復(fù)雜工況；而配置滿信道數(shù)的電芯仿真器則又會導(dǎo)致成本與空間需求大幅增加。

這些高電壓電動(dòng)車鋰電池組與大型儲能系統(tǒng)廣泛采用分布式BMS架構(gòu)，其中包含BCU （電池控制單元）與BMU（電池管理單元）。BMU負(fù)責(zé)監(jiān)測電芯電壓與溫度等數(shù)據(jù)，并執(zhí)行電芯平衡功能；BCU根據(jù)BMU傳遞的信息進(jìn)行電池組管理、安全保護(hù)及外部通訊。在高壓環(huán)境中，ISO-SPI通訊技術(shù)以高壓隔離與低成本特性，成為內(nèi)部通訊的主流選擇。

透過ISO-SPI模擬技術(shù)來模擬BCU與BMU互動(dòng)情境，可使BCU主板辨識虛擬BMU為完整系統(tǒng)的一部分，亦可以模擬BCU來單獨(dú)測試BMU子板，因此無需準(zhǔn)備滿信道數(shù)的電芯仿真器與全部的待測物，即可構(gòu)建完整的測試平臺。

▲以ISO-SPI simulator虛擬數(shù)個(gè)BMU與電芯仿真器搭配的混合測試系統(tǒng)

▲以ISO-SPI simulator可模擬BCU，對BMU單獨(dú)進(jìn)行測試

該技術(shù)需滿足兩大關(guān)鍵要求：

高速性：以BMS常使用的NXP MC33771B及 MC33664的 IC組合為例，ISO-SPI速率達(dá)2Mbps，仿真系統(tǒng)需能快速響應(yīng)并維持穩(wěn)定通訊。

高兼容性：不同廠牌的IC在數(shù)據(jù)格式與控制程序上差異大，仿真器需具備硬件與軟件的更新適配能力，實(shí)現(xiàn)廣泛兼容。

ISO-SPI模擬技術(shù)以FPGA架構(gòu)為核心，透過韌體升級靈活支持多種BMS使用的前端處理與通訊 IC，滿足高速與兼容需求。

在環(huán)測試平臺運(yùn)用此技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電芯仿真器搭配虛擬待測物的方式建立完整的BMS測試平臺，進(jìn)行包含真實(shí)與虛擬的動(dòng)態(tài)場景、故障注入、模型導(dǎo)入等測試，顯著降低測試成本，成為電池開發(fā)與測試的高效工具。