隨著電動自行車向輕量化、高續(xù)航等方向深度發(fā)展，鋰電池憑借著能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，已逐步取代傳統(tǒng)鉛酸電池成為主流動力方案。

但相較于化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的鉛酸電池，鋰電池能量集中度更高、電化學(xué)活性更強(qiáng)，其安全性和使用壽命對充放電條件及運行環(huán)境高度敏感，在復(fù)雜工況下更容易造成安全隱患與性能劣化等不良影響。

故此，為電動自行車設(shè)計一套安全可靠的電池管理系統(tǒng)（BMS）至關(guān)重要。

在實際應(yīng)用中，BMS需要與整車控制器、充電器等外部設(shè)備進(jìn)行持續(xù)通信，而電動自行車運行過程中會存在電壓波動、電磁噪聲等不良干擾，極易對信號傳輸產(chǎn)生影響；

因此，工程師通常會在BMS的通信接口端做隔離設(shè)計，以切斷噪聲傳導(dǎo)路徑，確保通信的連續(xù)性、可靠性。

BMS電池管理系統(tǒng)，電動自行車的“安全管家”

如下圖所示，電動自行車BMS通常由電池采集前端（AFE）、主控單元（MCU）、功率控制器件以及對外通信接口等模塊構(gòu)成。

其中，AFE直接連接電池串，負(fù)責(zé)高精度采樣電壓、電流與溫度等關(guān)鍵信息；MCU則對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算與決策，并通過通信接口與整車控制器、充電器或顯示終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

電動自行車BMS的隔離方案示意圖

在此架構(gòu)中，數(shù)字隔離器通常會布置在BMS內(nèi)部控制單元與外部通信接口之間（或直接集成為隔離接口芯片），從而阻斷電動自行車在快速啟停、電機(jī)加速、制動回充等工況下產(chǎn)生的共模噪聲和地電位漂移，避免通信誤碼、系統(tǒng)復(fù)位與器件損壞等不良事件的發(fā)生，可有效提升通信鏈路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

此外，電動自行車BMS系統(tǒng)屬于潛在的高能量單元，而通信接口、顯示終端及維護(hù)接口則往往是用戶可觸及的低壓部分。

數(shù)字隔離芯片能夠在兩者之間建立清晰的電氣邊界，即使在極端故障條件下，也可避免電池側(cè)異常電壓直接傳遞至外部設(shè)備，從而降低觸電風(fēng)險并提升整車系統(tǒng)的安全等級。

數(shù)字隔離器，為電動自行車BMS保駕護(hù)航

在電動自行車BMS中，安全并不僅僅體現(xiàn)在硬件保護(hù)電路是否齊全，更體現(xiàn)在各項監(jiān)測、保護(hù)與控制功能能否在復(fù)雜工況下穩(wěn)定、準(zhǔn)確地執(zhí)行。

而要實現(xiàn)這一目標(biāo)，BMS內(nèi)部的信號采集、邏輯控制與對外通信等流程，必須建立在可靠的電氣隔離基礎(chǔ)之上——而數(shù)字隔離器正是當(dāng)下行業(yè)中做隔離設(shè)計的主流選擇。

例如，華普微依托成熟射頻芯片設(shè)計經(jīng)驗與先進(jìn)制造工藝所自主研發(fā)的一系列數(shù)字隔離器就是采用電容耦合技術(shù)路線，具備高隔離耐壓、高共模瞬變抗擾度（CMTI）、高傳輸速率、低傳輸延遲、低功耗及長期可靠性等優(yōu)勢的電氣安全之“芯”。

CMT812X、CMT804X、CMT826X是一系列具備不同通道數(shù)與方向配置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器。

它們可與I2C、SPI、UART等常見的串行接口配合形成高效的電氣隔離屏障，阻斷高壓系統(tǒng)中的浪涌、電磁噪聲對低壓邏輯電路的影響，并確保數(shù)字信號能精準(zhǔn)、高效、安全低傳輸至接收端中，尤其適合強(qiáng)弱電并存的BMS系統(tǒng)。

CMT104X、CMT105X、CMT8308X是一系列集成了RA-485接口與CAN接口的隔離接口芯片。

它們在單芯片內(nèi)實現(xiàn)了數(shù)字隔離與物理層接口功能的高度集成，可直接構(gòu)建隔離型通信鏈路，有效抑制共模干擾與地電位差對總線信號的影響，避免高壓側(cè)異常電壓經(jīng)通信線路傳導(dǎo)至控制與外設(shè)端口。

在復(fù)雜電磁環(huán)境下，這些隔離接口芯片仍可保障差分信號的完整性與時序一致性，確保系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間以及BMS與整車控制器、充電器等外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定、可靠且安全，特別適用于對通信魯棒性與系統(tǒng)安全性要求較高的電動自行車BMS應(yīng)用場景。

審核編輯 黃宇