鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2020年06月01日
DSP和OZ890構成的電池管理系統設計
本設計重要實現數據采集、電池狀態計算、均衡控制、熱管理、各種通信以及故障診斷等功能。
1電池管理系統硬件組成
圖1系統硬件組成框圖
1.1電源模塊
整車供應的電源為+12V，管理系統要的電壓包括：+3.3V（DSp，隔離電路用）、+5V(總線驅動等芯片用)、±15V（電流傳感器），可以通過DC-DC轉換得到，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數據采集模塊
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據收發，在BMS中設定LF2407為主器件，OZ890位從器件。LF2407通過讀寫pCA9564內部四個寄存器的內容來與OZ890通信。
ADuM1250是熱插拔數字隔離器，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電源的收發器，與計算機串口連接，實現RS-232接口信號和TTL信號
的電平轉換，使BMS和pC機能夠進行異步串行通訊。為了防止電磁干擾影響串口上數據的傳輸，必須對總線信號進行隔離。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
在電路中可根據整車要求，是否接入120Ω的終端電阻，當Jp201跳線接1腳和2腳時，不接入電阻，當接2腳和3腳時，電阻接入。
2電池管理系統的軟件設計
電池管理系統軟件[6]系統包括6個任務和5個中斷。6個任務包括：AD轉換處理任務（包括讀取OZ890中的數據）、CAN接收任務、CAN發送任務、SOC計算任務、系統監視故障診斷任務和串口發送任務。5個中斷包括：AD采集中斷服務子程序、Timer1下溢中斷服務子程序、周期中斷子程序、CAN總線接收中斷服務子程序和串口接收中斷服務子程序，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周期時鐘節拍圖
從圖5中可以看出，系統初始化完成以后，Time1開始計時，當達到5ms時，在A點發生周期中斷，然后進入周期中斷子程序，啟動AD轉換，通過I2C總線讀取OZ890中的數據。AD轉換完畢后，軟件觸發ADC中斷保存數據并進行相應的處理，清除周期中斷標志。當達到10ms時，發生下溢中斷，進入下溢中斷服務子程序，執行CAN發送任務、SOC計算任務、系統監視故障診斷任務、串口發送任務。另外，CAN接收和串口接收執行采用中斷觸發方式。利用周期中斷和下溢中斷來劃分任務執行時間區域不僅能夠滿足整車10ms
每幀數據的CAN發送要求，而且每一個任務時間也都能通過計數器和標志位的狀態來計算任務的執行時間，以便更好的分配任務的執行時間段。
3結論
電池管理系統采用了DSp+OZ890的結構，加之相應的抗干擾措施，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。同時使硬件的開發周期大大縮短，增強了系統的可靠性和可維護性，在實際應用中取得了良好的效果。
本文作者創新點：使用OZ890電池采樣芯片測量電池數據，同時使用pCA9564擴展LF2407的I2C接口，實現了LF2407與OZ890之間的通信。
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