摘要：電動汽車的發展有助于緩解能源短缺和環境污染問題，針對目前鋰電池被逐漸應用在電動汽車上，提出了一種基于OZ8940芯片的電動汽車鋰電池管理系統的設計方案。系統包括電壓、電流、溫度采集電路，均衡電路，MCU主控電路，I2 C通信電路，CAN通信電路，顯示單元。該系統設計方案簡單可靠，實現了對鋰電池實時監測和保護的功能。
電動汽車的使用有助于保護環境和解決能源短缺問題。電池組作為電動汽車的能源，其正常地工作是安全行駛的重要保證，因此，對電池組工作狀態的管理顯得尤其重要。近年來，對電池管理系統的研究也越來越受到重視。電池管理系統的職能是實時監測電池組狀態，實施必要的管理和保護措施，以提高電池組的利用率，確保電池組工作的安全可靠，進而確保行車安全。
1 系統基本功能介紹
設計的鋰電池管理系統采用電池監測芯片對電動汽車電池的電壓、電流、溫度等信息進行實時監測。采集到的電壓、電流、溫度等信息經過微處理器處理后，相應的信息顯示在顯示屏上。如果電池狀態信息超出正常范圍，系統自動切斷充放電回路并報警。均衡電路的應用，延長了電池組的使用壽命。系統結構如圖1所示。
圖1 電池管理系統基本結構
2 系統硬件設計
系統采用O2Micro公司的OZ8940芯片作為電池信息的采集芯片。OZ8940是一款低功耗芯片，工作時電流小于500μA,休眠模式下小于50μA.可支持6~12節串聯電池的信息測量，總的電壓測量范圍為9~60 V.內部包括12路的12位電壓采集ADC,分辨率2.44 mV.1路片內溫度采集ADC,精度為12位，2路片外溫度采集ADC,精度為12位，分辨率1.22mV.OZ8940可提供兩級保護功能，第一級保護包括過電壓、過電流、過溫度等保護。第二級保護是永久性外部極高過電壓故障的保護。此外，OZ8940支持內部均衡與外部均衡兩種均衡方式。均衡技術的應用，使得電池組特性在充電時保持了良好的一致性，這有助于延長電池組的使用壽命。OZ8940通過I2 C接口與MCU進行通信。
2.1 單體電池電壓監測
如圖2所示，12節單體電池串聯構成電池組，從每一節電池的正負極引出接線端子，單體電池的輸入電壓范圍為-0.5 V~8 V.接線端子經過RC低通電路后引入到OZ8940的BAT端口，作為電池電壓的輸入端。RC低通電路可以消除信號中的高頻干擾。在OZ8940中通過一個多路選擇器分別將這12路電壓信號引入到內部12位精度的ADC中進行轉換，轉換結果送至內部邏輯，經過I2C接口與MCU通信。
圖2 電壓采集。
2.2 電流監測
采用霍爾電流傳感器對電池組充放電電流進行采集，如圖1中電流采集部分所示。采集到的信息送至MCU進行處理。
