在雪佛蘭Volt轎車的中心有一個復(fù)雜的電源組管理系統(tǒng)，用于確保給Volt傳動系統(tǒng)提供電源的多單元鋰離子電池組的安全性和可靠性。

這個管理系統(tǒng)內(nèi)的電池監(jiān)視板使用了兩個關(guān)鍵的子系統(tǒng)來可靠地監(jiān)視電池健康狀況，并向主處理器提供數(shù)字結(jié)果，然后由主處理器協(xié)調(diào)系統(tǒng)的整體操作。將這兩個子系統(tǒng)分開來可以看到一個信號接口，它能確保高壓電池檢測電路和板載通信器件之間有良好的隔離。

在這份拆解報告中，我們回顧了與汽車應(yīng)用中的高壓鋰離子電池組管理有關(guān)的挑戰(zhàn)，并討論了雪佛蘭Volt電池組管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)如何能滿足這些挑戰(zhàn)要求。特別是，我們討論了鋰離子電池監(jiān)視方面的要求，重點放在電池監(jiān)視子系統(tǒng)、數(shù)字通信子系統(tǒng)和隔離接口中使用的架構(gòu)和元件。我們還詳細(xì)審視了為這個設(shè)計選用的部件，包括定制ASIC、飛思卡爾的S9S08DZ32、安華高的ACPL-M43T和英飛凌的TLE6250G。最后，我們討論了這種針對任務(wù)關(guān)鍵型電池組管理提出的特定解決方案的優(yōu)勢，并對可以滿足類似設(shè)計挑戰(zhàn)的可能替代方案進(jìn)行了權(quán)衡考慮。

為了提供汽車電池管理系統(tǒng)中隔離作用的更多信息，我們還提供了三個系列深度視頻采訪報道。

第1部分：介紹汽車電池管理系統(tǒng)中隔離的作用；

第2部分：討論為這些應(yīng)用選擇器件時的一些考慮因素；

第3部分：探討雪佛蘭Volt電池管理系統(tǒng)中隔離器件的使用。

電動汽車挑戰(zhàn)

雪佛蘭Volt是第一批生產(chǎn)的電池動力電動汽車(EV)，僅靠電池可以行駛近40英里。當(dāng)電池電量接近低位極限時，可以啟動汽油發(fā)動機產(chǎn)生額外電能，進(jìn)而將汽車行駛距離擴大到幾百英里。在Volt轎車的中心有一個鋰離子電池組，長度為1.8米，重181公斤，可以產(chǎn)生16kWh的功率，足以啟動驅(qū)動電機、給乘用設(shè)備供電，并給復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)供電。這種管理系統(tǒng)的復(fù)雜性與飛行系統(tǒng)相當(dāng)。

IBM高級副總裁Robert LeBlanc指出，Volt軟件內(nèi)容有1000萬行代碼，超過了據(jù)說飛行美國DOD F-35閃電2型聯(lián)合作戰(zhàn)飛機的750萬行代碼——這個軟件規(guī)模本身就超過了目前噴氣式戰(zhàn)斗機代碼規(guī)模的3倍，據(jù)美國政府問責(zé)辦公室透露。雖然LeBlanc可能選取了一個爭議較少的系統(tǒng)進(jìn)行比較，但Volt確實引發(fā)了很多有關(guān)于自身的爭議。也許還沒有其它汽車得到過像Volt這樣的關(guān)注度。事實上，當(dāng)Volt測試車輛在停放數(shù)周后進(jìn)行的測試碰撞中發(fā)生起火，這個事件馬上會引起政府機構(gòu)的關(guān)注，并引發(fā)通用汽車的回購——即便在“實際碰撞事故”之后沒有發(fā)生與電池有關(guān)的起火問題，美國國家高速交通安全管理局表示。

最終Volt的成功依賴于公眾的接受程度——和它的功能。為了達(dá)到這個目的，在設(shè)計Volt時，通用汽車與IBM合作對Volt中的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”性能進(jìn)行了仿真。通過使用關(guān)鍵系統(tǒng)的詳細(xì)模型，IBM軟件不僅驗證了行為，甚至產(chǎn)生了Volt系統(tǒng)中使用的軟件代碼的關(guān)鍵部分。由于確保最佳鋰離子電池性能和壽命需要復(fù)雜的算法，所以這種代碼生成和系統(tǒng)建模的方法對確保Volt電池管理系統(tǒng)的性能而言至關(guān)重要；事實上，優(yōu)化這種電池的性能仍然是業(yè)界、政府和學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的研究課題。對于Volt來說，確保電池性能可以使最終的多板設(shè)計(圖1)能夠?qū)⒍鄠€嵌入式系統(tǒng)的工作整合成單一完整系統(tǒng)，進(jìn)而滿足對Volt鋰離子電池組提出的行駛距離、安全性、性能和更長壽命的要求。
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圖1：雪佛蘭Volt電池管理系統(tǒng)將所有功能劃分為用多塊PCB實現(xiàn)的多個子系統(tǒng)。這次拆解的重點是電池接口控制模塊——上圖從右數(shù)第2欄中的紅色、藍(lán)色和綠色電路板。(UBM TechInsights提供)

鋰離子電池特性

用于滿足Volt性能、安全性和可靠性要求所需的復(fù)雜系統(tǒng)與鋰離子電池的特性直接相關(guān)。在鋰離子電池放電時，鋰在(典型的)石墨陽極中發(fā)生電離，鋰離子進(jìn)入電解液并穿過隔離膜到達(dá)陰極，進(jìn)而產(chǎn)生電荷流動。充電過程與之相反，鋰離子從陰極進(jìn)入電解液并穿過隔離膜流回陽極。

這種化學(xué)過程的性能和可靠性取決于電池的溫度和電壓。在低溫環(huán)境下，化學(xué)反應(yīng)緩慢，因此會降低電池電壓。隨著溫度的上升，反應(yīng)速度會加快，直到鋰離子電池成份開始分解。當(dāng)溫度高于100℃時，電解液開始分解并釋放氣體，在沒有壓力釋放機制的電池內(nèi)將造成壓力的堆積。在足夠高溫度下，鋰離子電池可能發(fā)生熱失控，同時伴隨著氧化物的分解和氧氣的釋放，繼而進(jìn)一步加速溫度上升。

據(jù)此，使鋰離子電池保持在最佳工作狀態(tài)是Volt電池管理系統(tǒng)的一個關(guān)鍵要求。Volt工程師的問題是要確?？煽康臄?shù)據(jù)收集和分析，以便正確地監(jiān)視和控制汽車中的鋰離子電池狀態(tài)——這個問題由于鋰離子電池自身的特性而變得更加嚴(yán)重。

我們的鋰離子電池技術(shù)有個特點，即在給定的溫度和輸出電流值條件下，鋰離子電池能夠在其容量范圍的中段保持近似平坦的電壓輸出(圖2)。雖然這個特性提高了鋰離子電池作為一種能源的優(yōu)勢，但也使工程師試圖使用簡單的電池電壓測量方法向用戶提供保持電池電量或荷電狀態(tài)(SOC)的手段變得復(fù)雜起來。對于Volt汽車司機來說，精確地SOC測量是準(zhǔn)確估計汽車剩余可行駛里程的關(guān)鍵。事實上，在新興的電動汽車市場中，“里程焦慮”是阻礙電動汽車普及和銷量攀升的一個關(guān)鍵因素，因此精確描述SOC非常重要。
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圖2：在給定溫度和放電電流值條件下，像松下CGR18650CG這樣的鋰離子電池在放電范圍的中間部分具有接近平坦的輸出電壓。這對能源來說是一種優(yōu)勢，但對需要精確測量荷電狀態(tài)(SOC)的工程師來說增加了設(shè)計復(fù)雜性。(松下公司提供)

此外，將SOC保持在特定范圍內(nèi)對于延長電池壽命而言也很重要。電池的荷電狀態(tài)太低或太高都將比保持在中間值更快地發(fā)生性能劣化，而中間這個特定范圍一般是根據(jù)經(jīng)驗得到的。如果允許完全放電，鋰離子電池成分性能將開始惡化，并導(dǎo)致永久損壞。如果允許將鋰離子電池充電到推薦的上限電壓之上，電池可能會發(fā)生過熱，或造成結(jié)構(gòu)的永久變形。

在Volt中，通用汽車公司工程師建立了58%至65%的安全SOC窗口，并且可以根據(jù)駕駛模式進(jìn)行調(diào)整。在正常駕駛模式下可以將下限設(shè)置為30% SOC，在“山地駕駛”模式下，可以將下限設(shè)為更高的45%，以確保有足夠的電量上坡，延長行駛時間。當(dāng)Volt達(dá)到合適的SOC下限時，汽車的汽油發(fā)動機將被啟動，從而延長行駛距離。

估計荷電狀態(tài)

由于對鋰離子電池的荷電狀態(tài)(SOC)測量不是很可靠，工程師只能進(jìn)行SOC估計，一般采用基于電流或基于電壓的方法進(jìn)行。

基于電流的方法可以提供最精確的結(jié)果。這樣的方法會跟蹤荷電的變化，實質(zhì)上是計算充電過程中增加到電池的庫侖數(shù)或在放電周期中減去的庫侖數(shù)，然后判斷相對于滿充狀態(tài)電池的SOC。然而，自放電損失或電池本身的低效有可能使“庫侖計數(shù)”方法出現(xiàn)錯誤。另外，因為連續(xù)監(jiān)視對許多應(yīng)用來說不切實際，因此庫侖計數(shù)法需要使用采樣方法。在汽車應(yīng)用中，這種方法必須足夠快，并能自動跟蹤與加速有關(guān)的快速放電以及與再生制動有關(guān)的快速充電。

基于電壓的方法將電池的瞬態(tài)電壓輸出作為進(jìn)一步計算的基礎(chǔ)來估算SOC，它考慮了電池溫度、老化、電流輸出和放電速率等變化因素。當(dāng)與單節(jié)鋰離子電池在多種工作條件下的精確表征數(shù)據(jù)一起使用時，電壓法可以提供精確的SOC估計結(jié)果。對于像Volt這樣的產(chǎn)品化汽車來說，維護過程需要精確的電池表征，并需要提供特定的工具和程序，使電池管理系統(tǒng)能學(xué)習(xí)新電池模塊的容量——或在必要時重新學(xué)習(xí)電池容量。

鋰離子電池的化學(xué)物質(zhì)

鋰離子電池包含多種化學(xué)物質(zhì)，每一種在能量密度、效率、耐用性和標(biāo)稱電池電壓方面具有不同的特性。LG Chem公司為Volt制造的電池使用了本公司的錳尖晶石陰極鋰離子化學(xué)物質(zhì)以及專有的安全加強型隔離膜——陶瓷涂覆的半透膜。從整個行業(yè)看，鋰離子電池被制造成多種形式，包括大家熟悉的圓柱體；移動電話中使用的扁平封裝；硬塑棱形封裝。用于Volt的LG Chem原裝電池使用棱形封裝。

正如UBM TechInsights和Munro & Associates的分析師描述的那樣，整個雪佛蘭Volt電池組由288節(jié)棱形鋰離子電池組成，這288節(jié)電池又被封裝成96個電池單元組，最終提供分析師測量到的386.6V直流系統(tǒng)電壓。這些電池單元組還要與溫度傳感器和冷卻單元組合在一起形成4個主電池模塊。連接每個電池組的電壓檢測線端接于每個電池模塊頂部的連接器，再由電壓檢測線束將連接器連接到位于每個電池模塊頂部的電池接口模塊。這里有4種顏色編碼的電池接口模塊，它們工作在電池組的不同位置，對應(yīng)4個模塊組的直流電壓偏移的低壓、中壓和高壓范圍。

來自電池接口模塊的數(shù)據(jù)向上傳送到電池能量控制模塊。這個控制模塊再將故障條件、狀態(tài)和診斷信息傳送給混合傳動控制模塊，后者作為主控制器完成整車級的診斷。在任何時候，整個系統(tǒng)每隔0.1秒都會運行500次以上診斷。其中85%的診斷主要集中于電池組的安全性，剩下的診斷用于電池性能和壽命。

多層電路板

對電池性能的后續(xù)分析開始于對電池接口控制模塊的重點拆解(圖3)。這個模塊用了一塊4層PCB板，其中大部分元件安裝在頂層，還有橙色的電池連接器和黑色的數(shù)據(jù)通信連接器。最上層有一個地平面和一些信號走線，有些走線通過多個過孔連接到下面的層。在第2層中，在PCB的高壓區(qū)下方鋪有電源和地平面。第3層包含在這些區(qū)域下方通過的信號走線。PCB的另一面即第4層用于地平面和信號走線，并包含少許輔助元件。
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圖3：雪佛蘭Volt中有4塊電池接口控制模塊PCB，每塊PCB整合了多個檢測電路和CAN通信電路，并通過位于通信子系統(tǒng)邊緣的光耦加以隔離。(UBM TechInsights公司提供)

黑色的ATLPB-21-2AK PCB安裝型連接器承載有5V基準(zhǔn)、低壓基準(zhǔn)、信號地、CAN總線高速串行數(shù)據(jù)、CAN總線低速串行數(shù)據(jù)以及高壓故障信號。橙色電池連接器承載了電池模塊溫度信號、低壓基準(zhǔn)以及來自電池單元組的電壓檢測線。

檢測子系統(tǒng)

電池接口控制系統(tǒng)的核心是一個復(fù)雜的檢測子系統(tǒng)——一個完整的嵌入式系統(tǒng)電路，負(fù)責(zé)監(jiān)視每個鋰離子電池組的輸出電壓和電池組的溫度。電池電壓經(jīng)過電池連接器到達(dá)L9763，一塊由意法微電子和LG Chem聯(lián)合開發(fā)的ASIC。

L9763 ASIC可以監(jiān)視多達(dá)10個獨立的鋰離子電池組，可以通過片上電流檢測放大器進(jìn)行電池－負(fù)載－電流的監(jiān)視，并通過片上的模擬復(fù)用器和采樣保持電路完成電池電壓的監(jiān)視(圖4)。這個器件的差分輸入可以在大偏移電壓條件下確保毫伏精度的測量，具體取決于電池單元在電池組中的位置。另外，PCB設(shè)計師可以聯(lián)合使用走線版圖技術(shù)、隔離技術(shù)和前面提到的地平面，以確保這種極具挑戰(zhàn)的環(huán)境中信號的完整性。
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圖4：L9763 ASIC包含有用于測量Volt電池組的電壓和電流以及通過無源電阻電池平衡技術(shù)平衡這些電池中電量的片上電路。(意法微電子公司提供)

根據(jù)這些測量結(jié)果，L9763的片上電路會將個別電池組切換到外部電阻網(wǎng)絡(luò)，以便有選擇性地給電池放電，從而減小由于大的電壓差異引起的應(yīng)力。這種簡單的無源技術(shù)為電池平衡提供了簡單、低成本的解決方案，但損失了效率，因為能量變成了放電電阻上的熱量而損失掉了(圖5)。替代性的電池平衡技術(shù)是使用有源方法，將最高電壓電池的電量存儲起來，并重新分配給最低的電池。這種技術(shù)需要在每節(jié)電池之間順序切換，并使用電容、電感或變壓器來儲存或重新分配電量。雖然有源方法與無源方法相比具有節(jié)省能量的優(yōu)勢，但增加了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。
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圖5：無源電池平衡技術(shù)(左)將高電壓電池切換到放電電阻；有源電池平衡技術(shù)可以依次累積電量到電容上(右)或電感上，或者使用變壓器將電量分配給低電壓電池。(意法微電子提供)。

為了給多單元鋰離子電池組充電或放電，設(shè)計一般使用恒流或恒壓方法，此時充電系統(tǒng)將使用一對MOSFET在達(dá)到想要的充電電壓時降低充電電流，或在放電操作中增加電流。L9763提供充電泵驅(qū)動功率MOSFET器件。L9763會將所監(jiān)視的鋰離子電池的測量數(shù)據(jù)通過SPI接口傳送給飛思卡爾的S9S08DZ32?MCU。L9763還向MCU提供5V?LDO輸出。針對總的電池管理功能，各個L9763器件是通過片上接口鏈接的，并由主控制單元通過垂直菊花鏈通信進(jìn)行單獨尋址。

檢測電路MCU

如上所述，鋰離子電池的SOC估計是一項復(fù)雜的任務(wù)，需要足夠強大的處理能力。在這個設(shè)計中，每個檢測子系統(tǒng)都有一個L9763 ASIC和一個飛思卡爾的S9S08DZ32 40-MHz HCS08 MCU，該MCU集成有32kB閃存、2kB RAM和1kB E2PROM。外部4MHz振蕩器為MCU時鐘工作提供參考頻率。

在通用汽車－LG Chem設(shè)計中，MCU需要執(zhí)行根據(jù)L9763提供的電壓和電流測量數(shù)據(jù)估計SOC所需的運算。雖然SOC算法是專有算法，但硬件配置和維護程序建議這些估計算法能將使用存儲的電池表征數(shù)據(jù)進(jìn)行的電壓驅(qū)動估計與在充電過程中用于臨時重新校準(zhǔn)的更直接電量測量結(jié)合起來。由IBM描述的詳細(xì)系統(tǒng)建模環(huán)境的使用提供了一個理想的平臺，有助于為優(yōu)化SOC計算找到合適的數(shù)據(jù)集，也有助于在廣泛采樣的工作條件下對方法進(jìn)行驗證確認(rèn)。

HCS08的安全功能，比如計算機工作正常看門狗定時器，有助于確?？煽康墓ぷ?，并在發(fā)生不可恢復(fù)的應(yīng)用軟件故障時自動產(chǎn)生復(fù)位信號。在這種應(yīng)用中特別重要的是，S9S08DZ32內(nèi)部有個復(fù)雜的片上CAN控制器，當(dāng)不在使用時可以有選擇性地斷電或進(jìn)入休眠模式(圖6)。為了幫助確?？深A(yù)測的實時性能，片上控制器集成了5個接收緩存并組成了一個FIFO緩沖器，還有3個發(fā)送緩存，允許區(qū)分輸出消息的優(yōu)先次序。
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圖6：片載CAN控制器是選用飛思卡爾S9S08DZ32 MCU搭建電池接口控制模塊檢測子系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。(飛兆半導(dǎo)體提供)

信號隔離

在雪佛蘭Volt的系統(tǒng)之系統(tǒng)中，通信與控制是汽車工作的基礎(chǔ)，而Volt提供了多個網(wǎng)絡(luò)用于隔離和保護各個子系統(tǒng)。上述復(fù)雜算法需要管理各個鋰離子電池組，并監(jiān)視特定電池接口控制模塊上的每個檢測子系統(tǒng)內(nèi)的電池組。然而，最終總體電池管理需要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包含在CAN總線信號接口和高壓故障信號中。與此同時，系統(tǒng)安全性和可靠性取決于CAN總線網(wǎng)絡(luò)與高壓檢測電路的安全隔離度。雖然隔離可以用各種方法和元件實現(xiàn)，但惡劣環(huán)境和多種安全法規(guī)使得光耦成為這類應(yīng)用的首選解決方案。

光耦可以提供很高的共模噪聲抑制能力，并且基本上不受與汽車等電氣噪雜環(huán)境有關(guān)的EMC和EMI的影響。另外，這類器件都有很厚的多層絕緣，在面臨來自電池組的長期直流電壓應(yīng)力以及在測試、充電器連接/斷開和直流/直流轉(zhuǎn)換期間可能發(fā)生的快速高壓瞬態(tài)情況時非常有用。

在選擇這類重要元件時，針對汽車應(yīng)用的關(guān)鍵要求包括合適的封裝和工作電壓指標(biāo)。雖然性能指標(biāo)(如速度、數(shù)據(jù)速率和功耗)仍很重要，但來自快速切換時間和大瞬態(tài)電流的EMI方面的考慮因素通常限制了對非常高速器件的需求，相反增加了對調(diào)整壓擺率和性能以進(jìn)一步限制EMI的更多靈活性要求。

汽車級光耦

安華高科技公司的ACPL-M43T光耦提供了Volt汽車電池接口控制模塊PCB中的隔離功能。M43T是安華高R2Coupler系列產(chǎn)品中的一員，是一種汽車級單通道數(shù)字光耦，采用5個引腳的SO-5 Jedec表貼封裝。為了增強絕緣性能，諸如M43T等安華高的R2Coupler器件使用雙綁定線來增強關(guān)鍵功能焊盤(圖7)。此外，密封式汽車級LED的使用展示了擴展的可靠性和很寬的溫度范圍，這要比基于消費級LED的光耦要高得多。以汽車應(yīng)用為目標(biāo)的安華高器件的制造符合ISO/TS16949質(zhì)量系統(tǒng)，并獲得了AEC-Q100規(guī)范的認(rèn)證。
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圖7：在諸如ACPL-M43T光耦等汽車級R2Coupler器件中，安華高使用雙綁定線加固了關(guān)鍵功能焊盤(顯示在高亮區(qū))。（安華高科技公司提供）

ACPL-M43T能夠很好地滿足雪佛蘭Volt電池組要求，指標(biāo)包括567V連續(xù)工作電壓、6000V最大瞬態(tài)過電壓、5mm爬電距離和5mm間距。該器件的邏輯高或邏輯低輸出在10mA正向輸入電流時具有30 kV/μsec的共模瞬態(tài)抑制性能，從而能夠減少來自其它汽車子系統(tǒng)的瞬態(tài)信號進(jìn)入CAN傳輸網(wǎng)絡(luò)的可能性。

ACPL-M43T光耦的1M波特率足夠這類設(shè)計使用。另外，器件采用了開漏輸出方式，設(shè)計工程師可以通過調(diào)整輸出壓擺率來降低下游元件中的快速開關(guān)可能導(dǎo)致的電磁輻射。下游快速開關(guān)元件包括CAN收發(fā)器，雖然在CAN物理層傳輸協(xié)議中其固有的EMI相對較低。

在電池接口模塊PCB中，M43T器件位于通信部分的邊緣，它將通信部分與高壓檢測子系統(tǒng)隔離開來，而這個高壓檢測子系統(tǒng)還被更深PCB層中的地平面進(jìn)一步屏蔽。隔離接口提供3個獨立的M43T光耦，分別用于從每個檢測電路引出的3根線——即飛思卡爾S9S08DZ32 CAN Tx輸出引腳、MCU CAN Rx輸入引腳和來自MCU的高電壓故障信號。舉例來說，MCU CAN Tx引腳的輸出信號將通過PCB中的屏蔽信號層到達(dá)M43T器件的引腳1陽極給嵌入式LED供電，并導(dǎo)致引腳5 Vo發(fā)生狀態(tài)改變(圖8)。隔離后的信號再傳送到電池接口模塊的通信輸出級電路。
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圖8：安華高ACPL-M43T光耦用于隔離飛思卡爾S9S08DZ32 MCU和英飛凌CAN收發(fā)器之間的信號。(安華高科技公司提供)

CAN物理信號

英飛凌TLE6250G CAN收發(fā)器位于通信信號鏈的末端，是一款經(jīng)過AEC認(rèn)證的IC，可以提供物理電纜和CAN協(xié)議處理器——這里是S9S08DZ32 MCU(通過光耦隔離)之間的CAN物理層信號。這個器件的額定CAN傳輸速率是1M波特率，它能處理差分信號線上的CAN_H和CAN_L信號之間的轉(zhuǎn)換，以及由S9S08DZ32發(fā)送和接收的CAN占有(dominant)位和空閑(recessive)位。

8引腳的TLE6250G包括了Tx、Rx、Vcc、GND、CAN_H和CAN_L引腳以及兩個模式控制引腳：INH和RM。當(dāng)TLE6250G檢測到Rx引腳上的信號從CAN空閑狀態(tài)改變到CAN占有狀態(tài)時，器件將交換CAN_H高和CAN_L低(圖9)。

狀態(tài)的這種對稱性變化可以有效降低EMI，因為CAN_H上升造成的電磁輻射能被CAN_L的相反方向轉(zhuǎn)變所平衡。
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圖9：在CAN物理層中，CAN_H和CAN_L的對稱性變化有助于降低EMI。(英飛凌科技公司提供)

TLE6250G器件支持3種工作模式：正常、待機和僅接收。當(dāng)RM引腳置低時，器件工作在僅接收模式，這對診斷來說很有幫助。當(dāng)INH引腳置高時，器件進(jìn)入低功耗待機模式，同時關(guān)閉發(fā)送和接收功能。

下一代系統(tǒng)

雪佛蘭Volt當(dāng)然是在商用化市場中投入生產(chǎn)的最復(fù)雜分布式嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用之一，它的設(shè)計在多個領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。在影響Volt成功和電動汽車市場普及的最重要系統(tǒng)中，汽車的鋰離子電池和相關(guān)的電池管理系統(tǒng)表明了汽車應(yīng)用中軟件和電路重要性的提高。根據(jù)最近發(fā)布的McKinsey市場調(diào)查報告，到2025年，新興鋰離子技術(shù)完全可以把電池容量提高80%至110%，價格則隨之下降，從而使電動汽車的總體擁有成本能夠與內(nèi)燃機驅(qū)動的傳統(tǒng)汽車相抗?fàn)?。對工程師來說，挑戰(zhàn)仍然表現(xiàn)為在面對更高的直流電壓、電池容量、數(shù)據(jù)速率和消費者期望值的情況下如何發(fā)掘新興鋰離子電池系統(tǒng)的全部潛能。