本設(shè)計主要實現(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。
電池管理系統(tǒng)硬件組成
電池管理系統(tǒng)電路由電源模塊、DSP芯片TMS320LF2407A(簡稱為“LF2407”)、基于多個OZ890的數(shù)據(jù)采集模塊、I2C通信模塊、SCI 通信模塊、CAN通信模塊組成。系統(tǒng)硬件框圖如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)硬件組成框圖
1 電源模塊
整車提供的電源為+12V，管理系統(tǒng)需要的電壓包括：+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作用。
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，本模塊電路主要包括前端采集處理和均衡電路。
3 I2C 通信模塊
OZ89采樣模塊將采集處理后的數(shù)據(jù)通過I2C總線發(fā)送到LF2407，由于LF2407自身不帶I2C 接口，本設(shè)計利用PCA9564擴展其I2C接口。為了防止電磁干擾影響I2C總線上數(shù)據(jù)的傳輸，必須對總線信號進(jìn)行隔離，考慮到I2C 總線是雙向傳輸?shù)模褂肁DuM1250雙向隔離芯片進(jìn)行隔離。PCA9564及雙向隔離電路如圖2所示。
圖2 PCA9564 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 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。這樣就不需要將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。
4 串口通信模塊
電池管理系統(tǒng)將采集處理后的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到PC機界面上，實現(xiàn)人機交互。通過串口界面，可以觀察到電池的總電壓、單體電壓、電流、SOC、故障狀態(tài)、充放電功率等參數(shù)，還可以通過串口發(fā)送實現(xiàn)管理系統(tǒng)的在線標(biāo)定。其硬件電路主要基于MAX232芯片，如圖3a)所示。
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。
