鋰離子電池組監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現 — 下位機軟件設計

1、鋰離子電池組監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現 下位機軟件設計 4.1開發(fā)平臺 因為本系統(tǒng)采納的是ti公司的系列的，因此開發(fā)平臺選用iar embedded workbench for msp430 3.42a這個版本。該軟件是一種增加型一體化集成開發(fā)環(huán)境，其中徹低集成了開發(fā)嵌入式所需的文件編輯、項目管理、編譯、鏈接和調試工具。該軟件除了可以舉行純軟件，也可以結合仿真器實現在線仿真調試。4.2軟件模塊劃分下位機軟件系統(tǒng)主要由定時中斷數據采集處理模塊、外部中斷短路庇護模塊、充放電庇護模塊和均衡庇護模塊等構成。軟件主程序流程圖4.1所示。4.3數據采集模塊數據采集處理模塊是囫圇檢測系統(tǒng)的核心，通過在主程序中設置定

2、時器1的定時時光，使其產生中斷，在中斷程序里完成對、和溫度等參數的采集和處理。該模塊包括電壓，電流及溫度的采集以及處理。這些數據的精確度對系統(tǒng)的性能有著打算性的作用。4.3.1電壓采集模塊系統(tǒng)需要對16節(jié)鋰電池模組的單節(jié)電池電壓舉行采集，因為msp430f233惟獨8路a/d，同時還要對4路溫度及1路電流采樣，因此，系統(tǒng)采納分時復用的方式用一路a/d實現對16節(jié)鋰電池舉行電壓采集，復用方式采納4片cd4052實現。程序中建立兩個枚舉類型的數據來對cd4052舉行選通，每次選通時，利用cd4052的差分功能可得到單節(jié)的電池電壓。這兩個枚舉類型為：enum add_statas0，s1，s2，s3

3、enum cs_statacs1，cs2，cs3，cs4其中add_stata用于對單片的cd4052的四路通路舉行挑選，cs_stata對cd4052舉行片選，在程序中對應這兩種枚舉數據類型的變量分離為add_a_b和cs_sel，電壓的采樣利用定時器1中斷。定時器每計數200下采樣一次，每路信號采樣10次。系統(tǒng)晶振頻率為32k，因此，每次采樣的采樣周期為：t=200/32k=0.006s4.3.2電流及溫度采集模塊系統(tǒng)電流的采集通過檢測高端電流檢測芯片max4081上rs-和rs+兩端的電壓獲得。溫度的采集通過檢測熱敏兩端的電壓獲得。電流和溫度信號的采集共占用5路a/d通道。4.4充放電管

4、理模塊4.4.1充電管理模塊鋰電池模組在正常狀況下充電回路要保持一旦接通就充電，但在充電過程中假如單體電壓的最大值大于4.2v時，啟動定時器2，定時一段時光后進入中斷，在中斷內再次對該過充信號舉行檢測，假如仍然超過設定值，就需要啟動充電庇護，斷開充電回路。但因為某種緣由(比如放電)而使最大值下降到4.0v且持續(xù)一定時光要接通充電回路，以便利下次充電。為實現此功能定義了幾個標記位：charge_guard， chage_f_guard， charge_guarded，分離代表單體電池電壓最大值大于4.2v標記，單體電池電壓最大值小于4.0v標記和進入充電庇護標記。詳細實現方式為先按照電池最大值打

5、算是否啟動定時器中斷，流程圖如4.2所示：一旦啟動了定時器，當定時器中斷發(fā)生時，舉行充電庇護的推斷，流程圖4.3所示：4.4.2放電管理模塊系統(tǒng)的放電管理模塊與充電管理模塊類似，只是充電庇護及復原通過對電壓的最小值的推斷來實現。在放電過程中假如單體電壓的最小值小于2.7v，啟動定時器2，定時一段時光后進入中斷，在中斷內再次對該過放信號舉行檢測，假如仍然超過設定值，斷開放電回路。但因為某種緣由(比如充電)而使最小大值升高到2.9v且持續(xù)一定時光要接通放電回路，以便利下次放電。為實現此功能定義了幾個標記位：discharge_guard，dischage_f_guard，discharge_gua

6、rded，分離代表單體電池電壓最小值小于2.7v標記，單體電池電壓最小值大于2.9v標記和進入放電庇護標記。詳細實現方式為先按照電池最小值打算是否啟動定時器中斷，流程圖4.4所示：假如啟動了定時器，當定時器中斷發(fā)生時舉行放電庇護推斷，流程圖4.5所示：4.4.3電壓均衡處理模塊在電池充電過程中，因為鋰電池的個體差異，可能會造成某節(jié)電池產生過充，為了避開過充造成電池損壞，需要在過充時對電池旁路。從而使每節(jié)電池電壓達到均衡。均衡辦法為在滿充電態(tài)時，也就是當檢測到某節(jié)電池達到4.2v時，開頭啟動均衡，首先計算16節(jié)鋰電池的平均電壓，然后將各節(jié)電池的單體電壓與平均電壓相減，假如其中某節(jié)電池的電壓與平均

7、電壓的差值大于0.2v，便將該電池旁路，啟動均衡。4.5短路庇護系統(tǒng)的短路需要很高的實時性，因此該庇護通過硬件中斷的方式實現，當硬件檢測到短路發(fā)生后產生硬件中斷，主控cpu立刻斷開負載回路，而當短路解除時，cpu會接收到硬件發(fā)送的解除庇護信號，系統(tǒng)復原正常。4.6軟件抗干擾囫圇系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提是電壓采樣值能夠精確，但是因為硬件電路本身結構所限，每次采集的數據會有一定誤差，為了降低采集誤差給系統(tǒng)造成性能的降低，加入了軟件抗干擾措施。詳細方式是對每一路信號都延續(xù)舉行10次采樣，然后去掉其中的最大值和最小值，對剩下的8個數據求平均值，終于得到有效的采樣值。實驗證實該辦法可使采樣誤差從10毫伏降低到5毫伏以內，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.