鉅大LARGE | 點擊量：1021次 | 2020年06月01日
DSP和OZ890構(gòu)成的電池管理系統(tǒng)設(shè)計
本設(shè)計重要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計算、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)動等芯片用)、±15V（電流傳感器），可以通過DC-DC轉(zhuǎn)換得到，這樣不但可以滿足各個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通過讀寫pCA9564內(nèi)部四個寄存器的內(nèi)容來與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信號分成發(fā)送信號與接收信號供單獨的光電耦合器使用。
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，與計算機串口連接，實現(xiàn)RS-232接口信號和TTL信號
的電平轉(zhuǎn)換，使BMS和pC機能夠進(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，必須對總線信號進(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，不接入電阻，當(dāng)接2腳和3腳時，電阻接入。
2電池管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計
電池管理系統(tǒng)軟件[6]系統(tǒng)包括6個任務(wù)和5個中斷。6個任務(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開始計時，當(dāng)達(dá)到5ms時，在A點發(fā)生周期中斷，然后進(jìn)入周期中斷子程序，啟動AD轉(zhuǎn)換，通過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，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接收和串口接收執(zhí)行采用中斷觸發(fā)方式。利用周期中斷和下溢中斷來劃分任務(wù)執(zhí)行時間區(qū)域不僅能夠滿足整車10ms
每幀數(shù)據(jù)的CAN發(fā)送要求，而且每一個任務(wù)時間也都能通過計數(shù)器和標(biāo)志位的狀態(tài)來計算任務(wù)的執(zhí)行時間，以便更好的分配任務(wù)的執(zhí)行時間段。
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。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充問題。同時使硬件的開發(fā)周期大大縮短，增強了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。
本文作者創(chuàng)新點：使用OZ890電池采樣芯片測量電池數(shù)據(jù)，同時使用pCA9564擴展LF2407的I2C接口，實現(xiàn)了LF2407與OZ890之間的通信。
