基于Freescale單片機的電池管理系統設計

　　2. 3 均衡模塊

　　根據實時采集的數據，當電池管理系統認為某一單體電壓BATn 需要均衡時，給出均衡控制信號EQ _CT RLn ，光耦閉合，MOS 管導通，均衡電路啟動，如圖6 所示。

圖6 均衡電路

　　2. 4 CAN 通信模塊

　　CAN 通信是整車與BMS 之間、BMS 主控制模塊和子模塊之間的信息橋梁。子模塊將采集到的單體電壓和溫度值通過CAN 總線上傳給主控模塊，主控模塊通過CAN 總線給子模塊下達均衡命令; 主控模塊將電池參數發(fā)送給整車，整車控制器通過判斷決策能量分配。Freescale 9S12 系列單片機已經集成CAN 模塊MSCAN，外擴引腳CANTX 和CANRX。還需要PCA82C250 來作為驅動芯片，如圖7 所示。

圖7 CAN 通信接口電路

　　3 分布式電池管理系統的軟件設計

　　電池管理系統軟件以CodeWarrior for HCS12V4. 7 為開發(fā)環(huán)境，采用C 語言編寫，包括了主控制模塊和子模塊兩個部分的軟件設計。

　　3. 1 主控制模塊

　　主控制模塊的任務主要有: A/ D 轉換與數據處理任務、整車CAN 接收任務、整車CAN 發(fā)送任務、系統監(jiān)控任務、SOC 與能量估算任務以及均衡處理任務。中斷有：A/ D 采集中斷、定時器下溢中斷、CAN 接收中斷。

　　如圖8 所示，系統初始化工作完成后，軟件以模/ 數減法計數器的下溢中斷來確定系統的執(zhí)行周期，計數周期為5 ms。在模/ 數計數器前一次下溢中斷程序中，選擇電壓采集通道，并查詢整車CAN 接收; 經5 ms 在本次下溢中斷到來后，中斷服務程序進行A/ D 轉換的啟動，轉換完成進入A/ D 中斷，開啟其他任務的執(zhí)行，如此循環(huán)交替進行。根據整車控制策略，CAN 上的電池狀態(tài)數據每幀的刷新周期為10 ms，因此設置下溢中斷的時鐘節(jié)拍為5ms，相應地，以上所有任務的執(zhí)行周期均為10 ms。

圖8主控制模塊軟件時序圖

　　3. 2 子模塊

　　子模塊的任務主要有: A/ D 轉換與數據處理任務、內部CAN 接收任務、內部CA N 發(fā)送任務、以及均衡執(zhí)行任務。中斷有: A/ D 采集中斷、定時器下溢中斷。

　　如圖9 所示，軟件以模/ 數減法計數器的下溢中斷來確定系統的執(zhí)行周期，計數周期為2. 5 ms。在模/ 數計數器前一次下溢中斷程序中，選擇電壓采集通道，并查詢內部CAN 接收; 經2. 5 ms 在本次下溢中斷到來后，中斷服務程序進行A/ D 轉換的啟動，轉換完成進入A/ D 中斷，開啟其他任務的執(zhí)行，如此循環(huán)交替進行。其中，根據協議，內部CAN 發(fā)送任務為保證周期為10 ms，要間隔一次A/ D 轉換后才啟動，其他任務執(zhí)行周期則為5 ms。

圖9 子模塊軟件時序圖

　　4 結 論

　　基于Freescale 單片機的分布式電池管理系統，用集成A/ D 轉換模塊實現實時數據采集，同時均衡控制功能還解決了電池單體電壓不均衡造成的過充問題。Freescale 9S12 系列單片機強大的數據處理功能，豐富的外圍接口和良好的電磁兼容性滿足了混合動力汽車電池管理的所有要求，在實際中得到了良好的效果。