基于PIC24H的电池管理系统(BMS)设计方案

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基于PIC24H的电池管理系统(BMS)设计方案


摘       要

本文介绍了一种基于微控制器PIC24H系列MCU在BSM中的应用，并给出了该系统硬件、软件方面的一些参考方案和思路。该系统具有系统精简，稳定性高，响应速度快，控制可靠等优点。

关键字：PIC24H；BMS管理；电池组

1 概述

   国家政策强力助推新能源汽车产业发展,产业链进入高速增长期。受益于下游新能源汽车的旺盛需求,动力电池管理系统(BMS)的市场规模随之加速扩大。本系统基于PIC24H系列的高性能MCU，设计了一个集成度更高，可靠性更强，响应速度更快，配置更灵活的解决方案。

2 硬件系统组成

   该系统包括微控制器（PIC24HJ128GP504），电源部分，数据采集单元，信号隔离单元，CAN通信单元，UART通信单元前期整机调试。
系统框图：（见附加1）


2.1微控制器单元
   PIC24HJ128GP504是美国微芯（Microchip）公司推出的高性能的16位微控制器。其最大工作频率可达40MIPS，两个40位宽累加器，支持单周期混合符号乘法和除法，同时支持16*16位乘法，32/16位和16/16位除法。这些特性在数字运算方面具有很好的优势。
   该芯片也继承了Microchip传统8位机的优点，具有强劲的外设，内置片上增强型CAN控制器（最高速度1M），2路SPI（最高速度15M）,IIC（100K,400K,1M）；具有优先级仲裁的8通道的DMA，5个通用定时器，16位输入输出捕捉模块。丰富的外设能够有效的降低系统成本。
     该芯片通过AEC-Q100汽车认证；
2.2 电压、温度检测、均衡控制部分
   采用ADI的高性能电池专用芯片AD7280A，该器件具有多路复用电池电压和辅助ADC测量通道，可用于最多6个电池的电池管理。同时提供±3 ppm内部基准电压，使电池电压精度可达±1.6 mV。ADC分辨率为12位，转换48个单元只需7 μs时间。
AD7280A采用单VDD电源供电，电源电压范围为8 V至30 V（绝对最大额定值为33 V）。该器件提供六个差分模拟输入通道，以处理整个VDD范围内的大共模信号。各通道允许的输入信号范围（VIN(+)至VIN(?)）为1 V至5 V。输入引脚可接受六个串联叠置的电池。此外器件内置六个辅助ADC输入通道，可用于温度测量或系统诊断。
另外还内置动态提醒功能，可检测电池电压或辅展开助ADC输入是否超出用户定义的上限或下限。AD7280A具有电池平衡接口输出，用来控制外部FET晶体管，允许各电池放电。
利用菊花链接口，最多可将八个器件堆叠起来，而无需单独的器件隔离；
根据实际需要灵活配置芯片数量，最经济的实现实际需求；
2.3 通信隔离部分：
使用ADum5401、ADum1201数字隔离芯片完成强电侧与弱电侧的有效隔离，保证系统的可靠性；并且ADum5401内部集成的隔离电源DC-DC方便从弱电侧向强电侧提供可靠的5V接口电源，简化系统设计；

3  软件部分
     软件简要流程参见附件2；
      
4  结语
    此方案集成度度高，灵活配制，可使用与48个电池电池组以内的BMS应用，电池组数量再增加，可使用MCU的另一路SPI控制AD7280A 菊花链网络；
   

参考：
1. Microchip（微芯）关于PIC24HJ128GP504的数据手册http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70293G.pdf
2.官方文档和应用笔记、参考代码：http://www.microchip.com/wwwprod ... uct=PIC24HJ128GP504
3、AD7280A相关资料及评估套件：
http://www.analog.com/cn/product ... oduct-evaluationkit