创意!!!单电芯BMS主从通讯方案

lixinfu

对单个电芯的电压，温度的采集只需一个单片机就能轻松解决，但是如何将数据上传至主控BMS却是个问题，无线的有可靠性和成本问题，有线的CAN总线最成熟，但它每个节点都需要一个隔离DCDC电源，后来用菊花链结构，DCDC电源倒是省了，但它只能采用串联的方式连接。我的这个总线电路，从机不需DCDC电源，采用并联方式接入总线，空闲时不消耗电流。主机侧需提供一DCDC电源供总线工作，分区驱动以降低功耗，采用6N137导通电流低于3mA。

图左边为总线从机侧电路，电源取自锂电池，其电压（2V-4.2V)经低压差LDO输出2V-3V供电，TX1为发送端，RX1为接收端，RT是RX1经74HC14整形后输出端，光耦釆用6N136。

图右边为总线主机侧电路，所用光耦为6N137，主电源5V，另有一9V电压由SX1308升压提供，这里没有画出。TX为发送端，RX为接收端，S1和S2为分区发送选择，因为在发送时每个从机需要十几mA的电流，而电池有一百来个从机，为避免过大电流在线路上产生压降过大故分区发送数据，接收则不分区。B1+与B1-，B2+与B2-为分区的两个总线接口端，根据需要增减端口数量，每个端口可挂接30-50个从机。R1和R2是串联在主机和从机接收光耦发光管的限流电阻。

工作原理是主机向从机发送0和1是靠控制总线中正向电流的有来实现，从机向主机发送0和1是控制总线中反向电流的有无实现的。主机TX端的高电平对应从机RX1端的低电平，从机TX1端的高电平对应主机RX端的低电平。分区选择S1和S2高电平有效。主机和从机之间釆用一根4米长的网线，电阻约1欧多点，传输延时几十纳秒。测试用250KHZ和500KHZ的方波，从机电压分3V，2.5V，2V进行测试。用PC817代替6N136做了24个从机并入总线。

250KHZ‘方波主机发送，从机接收。



主机TX端波形



从机电阻R2两端波形



从机3V时RX1端波形



从机3V时RT端波形



从机2.5V时RX1端波形



从机2.5V时RT端波形



从机2V时RX1端波形



从机2V时RT端波形

二. 500KHZ‘方波主机发送，从机接收。



主机TX端波形



从机电阻R2两端波形



从机3V时RX1端波形



从机3V时RT端波形



从机2.5V时RX1端波形



从机2.5V时RT端波形



从机2V时RX1端波形



从机2V时RT端波形

三.250KHZ从机发送，主机接收



3V从机TX1端波形



3V从机，主机电阻R1两端波形



3V从机，主机RX端波形



2.5V从机，主机电阻R1两端波形



2.5V从机，主机RX端波形

四.500KHZ从机发送，主机接收



3V从机TX1端波形



3V从机，主机电阻R1两端波形



3V从机，主机RX端波形



2.5V从机，主机电阻R1两端波形



2.5V从机，主机RX端波形

从机接收时工作电压对其影响不大，这是因为主机电压恒定，对从机光耦6N136的驱动电流大小主要受到线路压降的影响。从机在发送时工作电压对其影响较大，我是用74HC14做的方波驱动，其压降较大0.8V，6N136的发光管压降1.4V，限流电阻100欧，3v电压时驱动电流也就8mA左右，2.5V电压时该电流降到不足6mA。这可以在从机发送限流电阻两端并一个电阻用3401场管控制其通断以补偿电流的减小。

主机驱动从机电流约13mA，25个从机，峰值电流约300余mA。