2.1 电源模块
整车提供的电源为+12 V,管理模块需要的电压包括:DSP用的+3.3 V,总线驱动等芯片用的+5 V,电流传感器、OZ890等芯片用的±15 V,通过DC-DC转换可以得到各个芯片的供电电压并能起到隔离抗干扰的作用。如图2中所示的整车12 V电源通过12 V转5 V的DC/DC模块转为+5 V。
2.2 OZ890单体电压采集电路
OZ890芯片内部集成了多路电池单体电压巡检电路,它可以通过I2C总线将转换好的数据发给DSP。OZ890具有自动均衡功能,电路如图3所示。
图3中BATn和BATn+1为OZ890入口端,RF为限流电阻。可以看出当此节电池单体电压过高时,OZ890的内部控制逻辑就会将控制输出端CBn+1置为高电平,MOSFET导通后利用Rb放电避免电池过充。
DSP通过两个I/O口可以根据I2C协议模拟I2C通信。I2C总线由SCL和SDA两根线组成。为了防止电磁干扰的影响,I2C总线上的数据传输,需对总线信号进行隔离。利用6N137进行隔离时,SCL为单向传输,DSP作为主设备提供总线时钟,图4为SCL信号光耦隔离电路。
SDA是双向传输信号,用1个光耦不能达到双向隔离的目的,设计了如图5所示的双向隔离电路。图5中,sDADI作为I2C总线SDA信号的方向控制信号,SDADI高电平时DSP发送数据,低电平时DSP接收数据。
2.3 串口通信电路
电池管理模块将采集处理后的数据通过串口发送到PC机界面上,从而实现了人机交互。串口界面可以显示电池的总电压、单体电压、电流、SoC、故障状态、充放电功率等参数。在串口界面上通过串口发送指令实现管理系统的在线标定。其硬件电路主要由类似于图4的光耦隔离电路和基于MAX232电平转换电路组成,如图6所示。
MAX232是+5 V电源的收发器,与计算机串口连接,实现Rs 232接口信号和TTL信号的电平转换,使DSP和PC机能够进行异步串行通讯。
2.4 CAN通信电路
控制器的局域网(ControlIer Area Network,CAN)是主要用于各种设备监测及控制的一种网络。CAN最初是由德国Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的。CAN具有独特的设计思想,良好功能特性和极高的可靠性,现场抗干扰能力强。其硬件方面主要是通过PCA82C250通用CAN收发器来提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线数据的差动接收能力。通过类似图4的光耦隔离电路来加强CAN总线上的抗干扰能力,其硬件电路如图7所示。