一种适用于新能源汽车的电池管理主系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于新能源汽车的电池管理系统领域，尤其是涉及一种适用于新能源汽车的电池管理主系统。
【背景技术】
[0002]电池管理系统是混合动力汽车的重要零部件，常见的分布式电池管理系统由采集从板和控制主系统组成。其中，主系统在整个电池管理系统中起着核心控制功能。主系统读取采集从板采集得到的电池包内各单体电池的电压和温度数据，并采集电池包的充放电电流和总电压，通过对这些电压、电流和温度进数据行分析处理，实现对电池包使用状态如荷电状态(State Of Charge，S0C)和健康状态(State Of Health，SOH)的实时在线估算，并根据电池状态对电池的充放电过程进行控制，防止电池过充、过放，以实现延长电池使用寿命、增加车辆续航里程的目的。因此，电池管理系统对主系统的数据采集精度、与从板通讯速度、大数据处理能力要求较高。
[0003]电池管理系统在我国发展时间尚短，主系统还有诸多可改进方面:
[0004](1)主系统与采集从板通讯方面:涉及到通讯数据量大、采集从板数量多等问题，而现有产品的主从模块连接方式多采用LIN总线，连接方式多用星形连接或串行连接，星形连接扩展性差，串行连接从板数目受到总线负载能力限制，限制了系统控制电池包内电池的数目；
[0005](2)系统功耗方面:电池管理系统由车载蓄电池供电，而车载蓄电池由动力电池经过DCDC充电。现有产品未充分考虑系统低功耗要求；
[0006](3)温度对动力电池使用性能影响很大，而现有产品缺乏完善且能量利用率高的热管理方案。
【实用新型内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种适用于新能源汽车的电池管理主系统，以实现最大限度地利用和保护汽车电池，提高能源利用的效率，节能减排，保障使用的安全性。
[0008]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0009]一种适用于新能源汽车的电池管理主系统，包括MCU模块、电源管理模块、电流检测模块、液晶显示模块、整组电压及绝缘性能测量模块、热管理模块、时钟模块和存储模块，所述MCU模块与所述电源管理模块连接，所述电源管理模块为所述电流检测模块、所述液晶显示模块、所述整组电压及绝缘性能测量模块、所述热管理模块、所述时钟模块和所述存储模块供电，所述电流检测模块连接到所述MCU模块的第一 A/D转换通道，所述热管理模块连接到所述MCU模块的第二 A/D转换通道，所述存储模块连接到所述MCU模块的第一 SPI通道，所述时钟模块连接到所述MCU模块的第二 SPI通道，所述整组电压及绝缘性能测量模块连接到所述MCU模块的第三SPI通道，所述液晶显示模块连接到所述MCU模块的RS232通信通道，所述MCU模块还设有多路CAN通道，所述MCU模块的前三路所述CAN通道上各分别串行连接有4个采集模块。
[0010]进一步的，所述MCU模块为XC2287芯片，所述MCU模块设有五路CAN通道，第四路所述CAN通道外接整车控制器、充电机等电子设备以及0BD标定，第五路所述CAN通道作为预留通道。
[0011]进一步的，所述电源管理模块包括电源EMI滤波电路和低功耗处理电路；所述电源EMI滤波电路包括EMI滤波器L1、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，汽车电池电源直接接入所述第一二极管VD1的正极，经所述第一二极管VD1的负极输出到所述EMI滤波器L1的输入端，且所述EMI滤波器L1的输入端之间并接有所述第二二极管VD2、所述第一电阻R1和所述第一电容C1，所述EMI滤波器L1的输出端之间并接有所述第二电容C2和所述第三电容C3 ;所述低功耗处理电路包括电压转换电路和输出控制电路；所述电压转换电路包括电压转换芯片NCV4274、自恢复二极管F1、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，经所述电源EMI滤波电路滤波处理后的电压连接到所述自恢复二极管FI，经所述自恢复二极管FI接入所述电压转换芯片NCV4274的输入端，且所述自恢复二极管FI和所述电压转换芯片NCV4274的输入端之间并接有所述第四电容C4和所述第五电容C5，所述电压转换芯片NCV4274的输出端上并接有所述第六电容C6 ;所述输出控制电路包括第一 MOSEFT管VT1、第二 MOSEFT管VT2、第三MOSEFT管VT3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9，所述MCU的控制信号+12V_EN经过所述第六电阻R6接入所述第二 MOSEFT管VT2的栅极，且所述第二MOSEFT管VT2的栅极与地之间连接有所述第七电阻R7，经所述电源EMI滤波电路滤波处理后的12V电压+12V0UT连接到所述第一 MOSEFT管VT1源极，同时经过所述第四电阻R4连接到第一 MOSEFT管VT1栅极，所述第一 MOSEFT管VT1栅极经过第五电阻R5与所述第二MOSEFT管VT2漏极极连接，所述MCU的控制信号+12V_EN控制所述第二 MOSEFT管(VT2)的截至和导通，决定加载到所述第一 MOSEFT管VT1栅极的电压，进而控制所述第一 MOSEFT管VT1的输出+12VP，经所述稳压电源电压转换芯片NCV4274输出的低电压+5V接入所述第三MOSEFT管VT3的源极，并经所述第九电阻R9连接到所述第三MOSEFT管VT3的栅极，所述MCU的控制信号+5V_EN经过所述第八电阻R8接入所述第三MOSEFT管VT3的栅极，用以控制所述第三MOSEFT管VT3的截止和导通，控制电源+5VP输出，所述电源管理模块将经所述电源EMI滤波电路滤波处理后的12V电压+12V0UT，由所述第一 MOSEFT管VT1和所述第二 MOSEFT管VT2的截止和导通控制输出供电给所述电流检测模块、所述液晶显示模块和所述热管理模块；所述电源管理模块将经过所述电压转换电路转化的5V电压，由所述第三MOSEFT管VT3的截止和导通控制输出+5VP供电给所述MCU模块、所述整组电压及绝缘性能测量模块、所述时钟模块和所述存储模块。
[0012]进一步的，所述电流检测模块包括参考电源电路和电流检测电路；所述参考电源电路包括第i^一电容C11、第十三电阻R13、TL431B、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十二电容C12、第十三电容C13和第十四电容C14，经所述电源EMI滤波电路滤波和所述低功耗处理电路处理后的12V电压+12V0UT接入所述第^^一电容C11和所述第十三电阻R13组成的滤波电路，输入到所述TL431B的输入端，所述TL431B的输出端并接所述第十四电阻R14和所述第十五电阻R15，输出电压的两端并接有所述第十三电容C13和所述第十四电容C14 ;所述电流检测电路包括第八十电阻R80、第八^^一电阻R81、第八十二电阻R82、第八十三电阻R83、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50和第五^^一电容C51，电阻和电容组合成四个RC滤波器。
[0013]进一步的，所述液晶显示模块包括液晶模块电源变换电路和RS232通信电路；所述液晶模块电源变换电路包括升压芯片GS3362、三极管VT5、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13，经所述电源EMI滤波电路滤波处理和所述低功耗处理电路后的后的12V电压+12V0UT接入所述三极管VT5的集电极，输入到所述升压芯片GS3362的输入端，所述升压芯片GS3362的输出端输出升压后的电压；所述RS232通信电路包括用于将标准的TTL电平转换成RS232电平的MAX2232芯片及其外围电路。
[0014]进一步的，所述整组电压及绝缘性能测量模块包括总电压测量电路和绝缘性能测量电路；所述总电压测量电路包括D⑶C隔离、第七十电容C70、第七^^一电容C71、第七十二电容C72、第七十三电容C73、第八十九电阻R89、第九十电阻R90、数字隔离器ADUM1401和A/D采集芯片ADS7844，所述第八十九电阻R89和所述第九十电阻R90串接后组成分压网络，分压后的电池包电压输入所述A/D采集芯片ADS7844，所述A/D采集芯片ADS7844的输出端通过SPI通信接口输出采集值给所述MCU模块；所述绝缘性能测量电路包括用于控制并入和断开的光电耦合器N27、N28、第八十七电阻R87，第八十八电阻R88、第九^^一电阻R91、第九十二电阻R92、第九十三电阻R93和第九十四电阻R94。
[0015]进一步的，所述热管理模块包括负载驱动电路，所述负载驱动电路包括功率控制芯片BTS5235及其外围电路，所述功率控制芯片BTS5235的输入端接入量控制输出端的输出量，所述功率控制芯片BTS5235的输出端接入负载。
[0016]进一步的，所述时钟模块为所述MCU模块设有专门的硬件看门狗电路，所述硬件看门狗电路，由自动备用电池切换芯片SP690和N2174HC1组成，经过所述电源模块处理的5V电源接到SP690A的VCC端，第五^^一电容C51接到SP690A的VCC对电源滤波；SP690A的输出端V0UT连接到时钟芯片PCA21125的VDD进行供电，74HC1的输出端连接到MCU的复位端，来自所述MCU模块的PWM控制