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    OZ8940內部集成了一個過電流監測器，它可以監測充放電電流的大小。預先在片內EEPROM 設定了過電流門限值，如果電流高于門限值，則系統在經過一定的時間延遲后自動切斷充放電回路。OZ8940在休眠模式下，OZ8940的電流保護失效。實 驗中采用霍爾電流傳感器監測電流大小。

    2.5.2 過電壓和低電壓保護

    OZ8940片內集成了一個過電壓和低電壓監測器。采集到的電池電壓信息與EEPROM 中設置的電壓門限值相比較，在充電過程中如果超出了高電壓門限值，則系統在經過一定的時間延遲后，自動切斷充電回路。在放電過程中如果超出了低電壓門限 值，則系統經過一定的時間延遲，自動切斷放電回路。這兩個時間延遲均可在EEPROM 中預先設置。OZ8940在休眠模式下，過電壓和低電壓保護不工作。此外，當過電壓保護失效時，OZ8940會啟動第二級過電壓保護功能。即當過電壓超過 門限值并且存在8個ADC掃描周期時，OZ8940通過OVPF引腳發出一個PF信號給MCU,由MCU來控制切斷充電回路。

    2.5.3 高、低溫保護

    溫度保護功能是暫時切斷充電或者放電回路，當溫度恢復正常后，則閉合充電或者放電回路。溫度保護的工作原理同樣是將內部溫度傳感器，或者是將由外部溫度 采集電路得到的溫度信息，與OZ8940內部的高、低溫門限值相比較，當超過門限值時則啟動保護功能。在電池充放電狀態或者閑置狀態下，觸發了高溫保護功能，系統會同時切斷充電回路和放電回路。

    低溫保護功能的觸發發生在放電狀態或者閑置狀態下，此時系統僅切斷放電回路。同樣，OZ8940在休眠模式下，高、低溫保護失效。

    2.6 電池組信息的處理與顯示

    如圖5所示，OZ8940通過I2 C接口與STC單片機（MCU）進行通信，它們之間通過光耦隔離有效地將OZ8940的高壓側與STC單片機的低壓側進行了隔離。采集到的電壓信息送至 STC單片機進行處理，通過CAN[3]總線送至顯示器顯示。在汽車運行這樣一個高溫、震動及電磁輻射強度高的惡劣環境下，CAN總線因其良好的檢錯能力和高可靠性被廣泛應用。在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線。通過單片機P1.0端口和一個MOSFET管，可以使充電回路中的一個熔斷器熔斷，起到了切斷充電回路的作用。即單片機收到OVPF端口產生的一個PF信號后，可由P1.0端口控制一個MOSFET管導通，使得回路熔斷器斷路，進而與OZ8940的第二級過電壓保護功能相配合，起到了保護系統的作用。

圖5 系統通信與顯示

    3 軟件設計

    STC單片機上電后配置各個寄存器，以及對OZ8940發送控制字命令，完成初始化。系統每隔500ms定時啟動一次轉換，讀取電池組電壓、電流、溫度等信息，計算電池剩余容量，然后送至顯示器進行顯示。

    當這些信息超出用戶設定的門限值時，啟動報警。當系統啟動第二級過電壓保護功能時，OZ8940發送一個PF信號給STC單片機，單片機收到這個信號后 產生一個中斷，在中斷服務程序里，通過P1.0口控制外部MOSFET管導通，熔斷回路熔斷器，并啟動報警告知用戶。OZ8940將采集到的單體電壓值進 行處理，與預先設定的門限值進行比較，當滿足均衡條件時，均衡電路開始工作。系統軟件流程圖如圖6所示。

圖6 電池管理系統軟件流程

    4 實驗結果及結論

    實驗時采用12節40 Ah的磷酸鐵鋰電池串聯構成電池組。列舉一組實驗數據如下：

    設計的電動汽車鋰電池管理系統實現了對電池組電壓、電流、溫度、剩余電量等信息的監測（見表1,表2,表3），單體電壓誤差小于10 mV.過電壓、過電流和溫度保護的應用使得電動汽車在實際運行中更加安全可靠。I2C通信和CAN 總線通信簡單可靠。均衡電路的應用有助于延長電池組的使用壽命。系統具有簡明可靠、抗干擾能力強等特點，實驗證明系統的設計是可行的。

表1 單體電池電壓采集

表2 電流及溫度采集

表3 鋰電池管理系統參數設置