一種適用于新能源汽車的電池管理主系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車的電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于新能源汽車的電池管理主系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電池管理系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車的重要零部件，常見的分布式電池管理系統(tǒng)由采集從板和控制主系統(tǒng)組成。其中，主系統(tǒng)在整個(gè)電池管理系統(tǒng)中起著核心控制功能。主系統(tǒng)讀取采集從板采集得到的電池包內(nèi)各單體電池的電壓和溫度數(shù)據(jù)，并采集電池包的充放電電流和總電壓，通過對(duì)這些電壓、電流和溫度進(jìn)數(shù)據(jù)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包使用狀態(tài)如荷電狀態(tài)(State Of Charge，S0C)和健康狀態(tài)(State Of Health，SOH)的實(shí)時(shí)在線估算，并根據(jù)電池狀態(tài)對(duì)電池的充放電過程進(jìn)行控制，防止電池過充、過放，以實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)電池使用壽命、增加車輛續(xù)航里程的目的。因此，電池管理系統(tǒng)對(duì)主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度、與從板通訊速度、大數(shù)據(jù)處理能力要求較高。
[0003]電池管理系統(tǒng)在我國發(fā)展時(shí)間尚短，主系統(tǒng)還有諸多可改進(jìn)方面:
[0004](1)主系統(tǒng)與采集從板通訊方面:涉及到通訊數(shù)據(jù)量大、采集從板數(shù)量多等問題，而現(xiàn)有產(chǎn)品的主從模塊連接方式多采用LIN總線，連接方式多用星形連接或串行連接，星形連接擴(kuò)展性差，串行連接從板數(shù)目受到總線負(fù)載能力限制，限制了系統(tǒng)控制電池包內(nèi)電池的數(shù)目；
[0005](2)系統(tǒng)功耗方面:電池管理系統(tǒng)由車載蓄電池供電，而車載蓄電池由動(dòng)力電池經(jīng)過DCDC充電。現(xiàn)有產(chǎn)品未充分考慮系統(tǒng)低功耗要求；
[0006](3)溫度對(duì)動(dòng)力電池使用性能影響很大，而現(xiàn)有產(chǎn)品缺乏完善且能量利用率高的熱管理方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種適用于新能源汽車的電池管理主系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)最大限度地利用和保護(hù)汽車電池，提高能源利用的效率，節(jié)能減排，保障使用的安全性。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種適用于新能源汽車的電池管理主系統(tǒng)，包括MCU模塊、電源管理模塊、電流檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊、熱管理模塊、時(shí)鐘模塊和存儲(chǔ)模塊，所述MCU模塊與所述電源管理模塊連接，所述電源管理模塊為所述電流檢測(cè)模塊、所述液晶顯示模塊、所述整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊、所述熱管理模塊、所述時(shí)鐘模塊和所述存儲(chǔ)模塊供電，所述電流檢測(cè)模塊連接到所述MCU模塊的第一 A/D轉(zhuǎn)換通道，所述熱管理模塊連接到所述MCU模塊的第二 A/D轉(zhuǎn)換通道，所述存儲(chǔ)模塊連接到所述MCU模塊的第一 SPI通道，所述時(shí)鐘模塊連接到所述MCU模塊的第二 SPI通道，所述整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊連接到所述MCU模塊的第三SPI通道，所述液晶顯示模塊連接到所述MCU模塊的RS232通信通道，所述MCU模塊還設(shè)有多路CAN通道，所述MCU模塊的前三路所述CAN通道上各分別串行連接有4個(gè)采集模塊。
[0010]進(jìn)一步的，所述MCU模塊為XC2287芯片，所述MCU模塊設(shè)有五路CAN通道，第四路所述CAN通道外接整車控制器、充電機(jī)等電子設(shè)備以及0BD標(biāo)定，第五路所述CAN通道作為預(yù)留通道。
[0011]進(jìn)一步的，所述電源管理模塊包括電源EMI濾波電路和低功耗處理電路；所述電源EMI濾波電路包括EMI濾波器L1、第一二極管VD1、第二二極管VD2、第一電阻R1、第一電容C1、第二電容C2和第三電容C3，汽車電池電源直接接入所述第一二極管VD1的正極，經(jīng)所述第一二極管VD1的負(fù)極輸出到所述EMI濾波器L1的輸入端，且所述EMI濾波器L1的輸入端之間并接有所述第二二極管VD2、所述第一電阻R1和所述第一電容C1，所述EMI濾波器L1的輸出端之間并接有所述第二電容C2和所述第三電容C3 ;所述低功耗處理電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路和輸出控制電路；所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片NCV4274、自恢復(fù)二極管F1、第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6，經(jīng)所述電源EMI濾波電路濾波處理后的電壓連接到所述自恢復(fù)二極管FI，經(jīng)所述自恢復(fù)二極管FI接入所述電壓轉(zhuǎn)換芯片NCV4274的輸入端，且所述自恢復(fù)二極管FI和所述電壓轉(zhuǎn)換芯片NCV4274的輸入端之間并接有所述第四電容C4和所述第五電容C5，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片NCV4274的輸出端上并接有所述第六電容C6 ;所述輸出控制電路包括第一 MOSEFT管VT1、第二 MOSEFT管VT2、第三MOSEFT管VT3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9，所述MCU的控制信號(hào)+12V_EN經(jīng)過所述第六電阻R6接入所述第二 MOSEFT管VT2的柵極，且所述第二MOSEFT管VT2的柵極與地之間連接有所述第七電阻R7，經(jīng)所述電源EMI濾波電路濾波處理后的12V電壓+12V0UT連接到所述第一 MOSEFT管VT1源極，同時(shí)經(jīng)過所述第四電阻R4連接到第一 MOSEFT管VT1柵極，所述第一 MOSEFT管VT1柵極經(jīng)過第五電阻R5與所述第二MOSEFT管VT2漏極極連接，所述MCU的控制信號(hào)+12V_EN控制所述第二 MOSEFT管(VT2)的截至和導(dǎo)通，決定加載到所述第一 MOSEFT管VT1柵極的電壓，進(jìn)而控制所述第一 MOSEFT管VT1的輸出+12VP，經(jīng)所述穩(wěn)壓電源電壓轉(zhuǎn)換芯片NCV4274輸出的低電壓+5V接入所述第三MOSEFT管VT3的源極，并經(jīng)所述第九電阻R9連接到所述第三MOSEFT管VT3的柵極，所述MCU的控制信號(hào)+5V_EN經(jīng)過所述第八電阻R8接入所述第三MOSEFT管VT3的柵極，用以控制所述第三MOSEFT管VT3的截止和導(dǎo)通，控制電源+5VP輸出，所述電源管理模塊將經(jīng)所述電源EMI濾波電路濾波處理后的12V電壓+12V0UT，由所述第一 MOSEFT管VT1和所述第二 MOSEFT管VT2的截止和導(dǎo)通控制輸出供電給所述電流檢測(cè)模塊、所述液晶顯示模塊和所述熱管理模塊；所述電源管理模塊將經(jīng)過所述電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化的5V電壓，由所述第三MOSEFT管VT3的截止和導(dǎo)通控制輸出+5VP供電給所述MCU模塊、所述整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊、所述時(shí)鐘模塊和所述存儲(chǔ)模塊。
[0012]進(jìn)一步的，所述電流檢測(cè)模塊包括參考電源電路和電流檢測(cè)電路；所述參考電源電路包括第i^一電容C11、第十三電阻R13、TL431B、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十二電容C12、第十三電容C13和第十四電容C14，經(jīng)所述電源EMI濾波電路濾波和所述低功耗處理電路處理后的12V電壓+12V0UT接入所述第^^一電容C11和所述第十三電阻R13組成的濾波電路，輸入到所述TL431B的輸入端，所述TL431B的輸出端并接所述第十四電阻R14和所述第十五電阻R15，輸出電壓的兩端并接有所述第十三電容C13和所述第十四電容C14 ;所述電流檢測(cè)電路包括第八十電阻R80、第八^^一電阻R81、第八十二電阻R82、第八十三電阻R83、第四十八電容C48、第四十九電容C49、第五十電容C50和第五^^一電容C51，電阻和電容組合成四個(gè)RC濾波器。
[0013]進(jìn)一步的，所述液晶顯示模塊包括液晶模塊電源變換電路和RS232通信電路；所述液晶模塊電源變換電路包括升壓芯片GS3362、三極管VT5、第十電阻R10、第^^一電阻R11、第十二電阻R12和第十三電阻R13，經(jīng)所述電源EMI濾波電路濾波處理和所述低功耗處理電路后的后的12V電壓+12V0UT接入所述三極管VT5的集電極，輸入到所述升壓芯片GS3362的輸入端，所述升壓芯片GS3362的輸出端輸出升壓后的電壓；所述RS232通信電路包括用于將標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平的MAX2232芯片及其外圍電路。
[0014]進(jìn)一步的，所述整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊包括總電壓測(cè)量電路和絕緣性能測(cè)量電路；所述總電壓測(cè)量電路包括D⑶C隔離、第七十電容C70、第七^^一電容C71、第七十二電容C72、第七十三電容C73、第八十九電阻R89、第九十電阻R90、數(shù)字隔離器ADUM1401和A/D采集芯片ADS7844，所述第八十九電阻R89和所述第九十電阻R90串接后組成分壓網(wǎng)絡(luò)，分壓后的電池包電壓輸入所述A/D采集芯片ADS7844，所述A/D采集芯片ADS7844的輸出端通過SPI通信接口輸出采集值給所述MCU模塊；所述絕緣性能測(cè)量電路包括用于控制并入和斷開的光電耦合器N27、N28、第八十七電阻R87，第八十八電阻R88、第九^^一電阻R91、第九十二電阻R92、第九十三電阻R93和第九十四電阻R94。
[0015]進(jìn)一步的，所述熱管理模塊包括負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路，所述負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路包括功率控制芯片BTS5235及其外圍電路，所述功率控制芯片BTS5235的輸入端接入量控制輸出端的輸出量，所述功率控制芯片BTS5235的輸出端接入負(fù)載。
[0016]進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘模塊為所述MCU模塊設(shè)有專門的硬件看門狗電路，所述硬件看門狗電路，由自動(dòng)備用電池切換芯片SP690和N2174HC1組成，經(jīng)過所述電源模塊處理的5V電源接到SP690A的VCC端，第五^^一電容C51接到SP690A的VCC對(duì)電源濾波；SP690A的輸出端V0UT連接到時(shí)鐘芯片PCA21125的VDD進(jìn)行供電，74HC1的輸出端連接到MCU的復(fù)位端，來自所述MCU模塊的PWM控制