鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1017次 | 2020年06月01日
DSP和OZ890構(gòu)成的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)重要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、均衡控制、熱管理、各種通信以及故障診斷等功能。
1電池管理系統(tǒng)硬件組成
圖1系統(tǒng)硬件組成框圖
1.1電源模塊
整車供應(yīng)的電源為+12V，管理系統(tǒng)要的電壓包括：+3.3V（DSp，隔離電路用）、+5V(總線驅(qū)動(dòng)等芯片用)、±15V（電流傳感器），可以通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換得到，這樣不但可以滿足各個(gè)芯片的供電要求而且可以起到隔離抗干擾的用途。
1.2數(shù)據(jù)采集模塊
由DSp完成總電壓、電流及溫度的采集。電池單體電壓的采集和均衡由OZ890芯片完成，并利用I2C總線發(fā)給DSp，本模塊電路重要包括前端采集處理和均衡電路。
1.3I2C通信模塊
圖2pCA9564及雙向隔離電路
pCA9564是I2C總線擴(kuò)展器，與LF2407的GpIO口相連，它支持主從模式的數(shù)據(jù)收發(fā)，在BMS中設(shè)定LF2407為主器件，OZ890位從器件。LF2407通過(guò)讀寫pCA9564內(nèi)部四個(gè)寄存器的內(nèi)容來(lái)與OZ890通信。
ADuM1250是熱插拔數(shù)字隔離器，包含與I2C接口兼容的非閂鎖、雙向通信通道。這樣就不要將I2C信號(hào)分成發(fā)送信號(hào)與接收信號(hào)供單獨(dú)的光電耦合器使用。
1.4串口通信模塊
圖3串口通信接口電路
MAX232是+5V電源的收發(fā)器，與計(jì)算機(jī)串口連接，實(shí)現(xiàn)RS-232接口信號(hào)和TTL信號(hào)
的電平轉(zhuǎn)換，使BMS和pC機(jī)能夠進(jìn)行異步串行通訊。為了防止電磁干擾影響串口上數(shù)據(jù)的傳輸，必須對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行隔離。串口是單向傳輸，所以利用6N137光電耦合較為方便，圖3b)所示為232TXD信號(hào)光耦隔離電路。
1.5CAN通信模塊
圖4CAN通信接口電路
在電路中可根據(jù)整車要求，是否接入120Ω的終端電阻，當(dāng)Jp201跳線接1腳和2腳時(shí)，不接入電阻，當(dāng)接2腳和3腳時(shí)，電阻接入。
2電池管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
電池管理系統(tǒng)軟件[6]系統(tǒng)包括6個(gè)任務(wù)和5個(gè)中斷。6個(gè)任務(wù)包括：AD轉(zhuǎn)換處理任務(wù)（包括讀取OZ890中的數(shù)據(jù)）、CAN接收任務(wù)、CAN發(fā)送任務(wù)、SOC計(jì)算任務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)視故障診斷任務(wù)和串口發(fā)送任務(wù)。5個(gè)中斷包括：AD采集中斷服務(wù)子程序、Timer1下溢中斷服務(wù)子程序、周期中斷子程序、CAN總線接收中斷服務(wù)子程序和串口接收中斷服務(wù)子程序，如下面的中斷向量表所示：
.ref_c_int0
.ref_ADC,_INT2,_INT5
.sect".vectors"
rset:B_c_int0;00hreset
int1:BADC;02hADC
int2:B_INT2;04h周期、下溢中斷
int3:Bint3;06hINT3
int4:Bint4;08hINT4
int5:B_INT5;0AhCAN,SCI
int6:Bint6;0ChINT6
圖5周期時(shí)鐘節(jié)拍圖
從圖5中可以看出，系統(tǒng)初始化完成以后，Time1開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到5ms時(shí)，在A點(diǎn)發(fā)生周期中斷，然后進(jìn)入周期中斷子程序，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，通過(guò)I2C總線讀取OZ890中的數(shù)據(jù)。AD轉(zhuǎn)換完畢后，軟件觸發(fā)ADC中斷保存數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理，清除周期中斷標(biāo)志。當(dāng)達(dá)到10ms時(shí)，發(fā)生下溢中斷，進(jìn)入下溢中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行CAN發(fā)送任務(wù)、SOC計(jì)算任務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)視故障診斷任務(wù)、串口發(fā)送任務(wù)。另外，CAN接收和串口接收?qǐng)?zhí)行采用中斷觸發(fā)方式。利用周期中斷和下溢中斷來(lái)劃分任務(wù)執(zhí)行時(shí)間區(qū)域不僅能夠滿足整車10ms
每幀數(shù)據(jù)的CAN發(fā)送要求，而且每一個(gè)任務(wù)時(shí)間也都能通過(guò)計(jì)數(shù)器和標(biāo)志位的狀態(tài)來(lái)計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，以便更好的分配任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間段。
3結(jié)論
電池管理系統(tǒng)采用了DSp+OZ890的結(jié)構(gòu)，加之相應(yīng)的抗干擾措施，具有高性能、低成本等特點(diǎn)。由于采用了專門的電池采樣芯片OZ890，提高了采樣精度、解決了電池單體電壓不均衡造成的過(guò)充問(wèn)題。同時(shí)使硬件的開發(fā)周期大大縮短，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：使用OZ890電池采樣芯片測(cè)量電池?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)使用pCA9564擴(kuò)展LF2407的I2C接口，實(shí)現(xiàn)了LF2407與OZ890之間的通信。
