本系統監測的對象是國家863項目水下機器人系統的鋰離子動力電池組，用的是深圳雷天科技生產的TS-LFP160AHA型號的鋰離子動力電池，電池組由8塊單體電池組成。需要監測每塊單體電池的端電壓，并做出過壓、欠壓判斷；需要多點測溫度，監測每塊電池的溫度以及電池組所處環境的溫度、濕度；由于8塊單體電池串聯，所以只需要測出串聯電流，并做出過流判斷。

本文采用了TMS320LF2407A芯片。采用此芯片作為電池監測系統的CPU還體現在以下幾個方面：

1.節能，節能已經成為現代電子設備設計的一個熱點問題。當設備由二次電池來作為電源的時候，節能問題則變得更加突出和重要。本設計使用的DSP由3.3V電源供電，減小了控制器的損耗。芯片電源管理包括低功耗模式，能獨立將外設器件轉入低功耗模式。

2.16通道輸入的A/D轉換器。這一點對于多路采集子電路很有意義。可以直接將采集電路的輸出接到DSP的A/D轉換通道。而不必在DSP外面再設A/D轉換電路。

3.40個可單獨編程或復用的輸入輸出引腳。可用于安全開關及其它外設電路的控制。

4.串行通信接口（SCI）和16位串行外設接口模塊（SPI）可以接監測系統的顯示部分。

3系統的硬件設計

系統的硬件設計主要包括電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路設計。采集電路以TMS320LF2407A為CPU。TMS320LF2407A是TI公司專為實時控制而設計的高性能16位定點DSP器件，指令周期為33ns，其內部集成了前端采樣A/D轉換器和后端PWM輸出硬件，在滿足系統實時性要求的同時可簡化硬件電路設計。

3.1電壓采集電路設計

本設計以鋰離子動力電池為管理對象。電池組由8塊3.6V鋰電池組成。每個電池單體的額定電壓為3.6V充滿時端電壓為4.25V。要求電壓采集精度控制在1.5%以內。電池管理系統要求的最低采樣頻率為20ms。

系統采用線性光耦作為隔離和數據采集系統的信號傳遞采樣器件，這樣就將前端的每一節電池的電壓隔離出來。將電池的大電壓按一定比例縮小，以便將電池變化的電壓值如實地反映給DSP。其后需經過多路開關進入微處理器進行計算。光耦隔離的優點是速度快（光耦的速度是微秒級，遠小于繼電器的毫秒級），實時性要好。另外光耦兩端的信號在電氣連接上完全隔離，不存在任何關系，所以即使在光耦的輸出端發生短路也不會給電池的使用造成任何影響。光耦將電壓信號轉換為電流信號進行采集，解決了共地問題。與電壓傳感器相比，光耦的性價比更高。

在選擇器件的時候，我們考慮到經濟性和實用性，光電禍合器選擇了日本東芝公司生產的TLP521，運算放大器選擇的雙運算放大器TL082。

電池單體的電壓測量電路如下圖3-1所示。