摘要：电池管理系统是电动汽车动力源管理的重要部件。本设计采用飞思卡尔S 12X系列微处理器，并启用内部协处理器XGATE，分别完成CAN通信中断和电流积分中断，不但解决了中断间的冲突，还扩展了微控制器的应用，使得SOC的计算更加准确，CAN通信数据更加完整。最后给出了XGATE的配置和使用方式。

    据统计，2013年全国平均雾霆日数竟达29.9天，创52年来之最，空气污染非常严重，威胁人们的身心健康。电动汽车以其零排放、零污染、噪声小、成本低、便于操作等优势，引起越来越多的重视。世界各国也因此大力发展电动车，以期解决环境污染问题和能源危机。
    动力电池是电动汽车及混合动力汽车动力系统的关键部件，如何合理使用动力电池，准确估算电池的SOC（State of Charge，荷电状态）是电动汽车及混合动力汽车发展中必须解决的问题。目前大多数电池管理系统采用单核微控制器为主控芯片，为保证估算电池剩余电量的准确性，采用中断来实现电流的积分。而要保证通信的实时性、准确性以及数据传输的完整性，CAN通信接收也需要中断来完成，这就带来了积分中断与通信中断冲突的问题。即使CAN通信加入标识符接收滤波器和设置中断优先级，也不能解决冲突的问题。

    1 双核微控制器
    新一代的飞思卡尔16位S 12XE系列的微控制器，是HCS 12的增强型产品，虽基于S12 CPU的内核，但与HCS12相比，增加了172条指令，能够处理32位运算，总线频率最高为50 MHz，中断处理的能力也大为增强，性能非常优越。该系列微控制器还专门集成了外设处理器XGATE，它独立于主处理器，是一个16位精简指令集内核处理器，可作为高效的直接内存存取（DMA）控制器使用，也可以独立自主地实现外设与RAM之间数据的高速交换，还能作为一个．单独的算法单元完成运算功能，如通信协议的实现。集成的XGATE可以减轻主处理器的负担，增强了系统处理数据的能力和系统设计的灵活性。
    采用S 12XE系列的微控制器既解决了积分中断与CAN中断冲突的问题，又不增加主CPU的负担，还提高了处理数据的速度，非常适合应用在电池管理系统中。

    2 电池管理系统的软件实现
    图1为BMS（电池管理系统）软件功能模块图。
    软件需要完成以下功能。
    1）监测电池的工作状态实时和准确地采集电池总电压、总电流、单体电压和温度。
    2）准确估计电池状态利用采集到的实时数据，对数据做出分析和处理，并估算电池的SOC和SOH。
    3）故障预警利用1）采集的数据来分析电池的各种参数，并且给予适当的预警，避免出现故障，影响人车安全。
    4）电池状态信息的存储对电池的各种状态进行存储，方便数据的分析与处理。
    5）继电器和风扇的控制为防止电池过充过放，需要BMS控制总高压继电器来实现对电池的保护。通过控制风扇来完成对电池的热管理，以防止电池过热而产生严重损坏。
    6） CAN通信实现与整车和其他外设进行数据交换。
    由图1可知，BMS不仅要实现对电池电压、电流、温度的实时采集，更要完成大量的计算、保护控制、实时通信和预警，若只采用主CPU来完成所有的功能，实时性不能满足要求。并且存在2个中断源，一个是CAN通信接收中断，另一个是积分中断，势必造成两个中断的冲突。为了提高系统实时性、SOC计算的准确性以及CAN通信的完整性，本设计采用双核微控制器，把积分中断和CAN通信中断放在不同的处理器中处理。

    XGATE要求代码量在512 B之内（包含已有代码），若把通信数据量巨大的CAN放入XGATE中处理，就会超出XGATE对代码的限制；若XGATE只接收CAN数据，数据处理放在主程序中，则会降低CAN通信的实时性。因此，主处理器处理CAN接收中断，积分中断只负责采集电流和计算剩余电量，代码比较少，完全可以放在XGATE中处理。

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