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基于DSP+OZ890的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

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資料介紹

本設(shè)計(jì)主要實(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
　　電池管理系統(tǒng)電路由電源模塊、DSP 芯片TMS320LF2407A［1］（簡(jiǎn)稱為“LF2407”）、基于多個(gè)OZ890［2］的數(shù)據(jù)采集模塊、I2C［3］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。
　　基于DSP+OZ890的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

　　1.1 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(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作用。
　　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，本模塊電路主要包括前端采集處理和均衡電路。
　　1.3 I2C 通信模塊
　　OZ890 采樣模塊將采集處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)I2C 總線發(fā)送到LF2407，由于LF2407 自身不帶I2C 接口，本設(shè)計(jì)利用PCA9564［4］擴(kuò)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(duì)總線信號(hào)進(jìn)行隔離，考慮到I2C 總線是雙向傳輸?shù)模褂?a target='_blank' class='arckwlink_none'>ADuM1250雙向隔離芯片進(jìn)行隔離。PCA9564 及雙向隔離電路如圖2 所示。
　　基于DSP+OZ890的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

　　圖2 PCA9564 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。這樣就不需要將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
　　電池管理系統(tǒng)將采集處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送到PC 機(jī)界面上，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。通過(guò)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(guò)串口發(fā)送實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的在線標(biāo)定。