一种新能源汽车级联电池管理系统的制作方法

[0001]
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种新能源汽车级联电池管理系统。


背景技术：

[0002]
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，新能源汽车包括四大类型混合动力电动汽车(hev)、纯电动汽车(bev，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(fcev)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气(ng)、液化石油气(lpg)、乙醇汽油(eg)、甲醇、二甲醚之外的燃料。在传统的新能源汽车电池管理系统中，电池管理系统的拓扑结构主要为一主多从结构，每个从板又包含2～6个模拟前端采集芯片，在一个从板内模拟前端采集芯片通过隔离spi总线与从板mcu进行通信，每个从板挂载在内网can线上，通过can通信与主板mcu进行信息交互。
[0003]
经检索专利cn201810326516.3，具体为一种新能源汽车的电池管理系统，主要包括数据采集模块、主控模块、显示模块和can总线，所述数据采集模块通过所述can总线与所述主控模块通信连接，所述显示模块与所述主控模块相连，所述数据采集模块用于采集电池的实时状态信息，所述控制模块用于实现对电池的控制与管理，所述显示模块用于显示电池信息和低电量提醒信息。
[0004]
还检索专利cn201310512089.5，具体为一种新能源汽车的电池管理系统，主要包括：电能输入端，用于从新能源汽车的电池接收电能；与电能输入端电连接的电池管理电路，用于从电能输入端接收电能并对电能进行分配；与电池管理电路电连接的电能输出端，用于从电池管理电路接收电能并向新能源汽车的动力系统输出电能；与电池管理电路相连接的手动维修开关，用于停止电能输出端的电能输出。从上述的技术方案可以看出，本申请公开的新能源汽车的电池管理系统包括电能输入端、与电能输入端相连接的电池管理电路、与电池管理电路相连接的电能输出端和手动维修开关，手动维修开关用于停止电能输出端对新能源汽车的动力系统的电能输出，由此电池管理系统能够停止对动力系统供电。
[0005]
上述专利虽然实现数据采集模块用于采集电池的实时状态信息，控制模块用于实现对电池的控制与管理，显示模块用于显示电池信息和低电量提醒信息，和用于从电能输入端接收电能并对电能进行分配、用于从电池管理电路接收电能并向新能源汽车的动力系统输出电能、用于停止电能输出端的电能输出、用于停止电能输出端对新能源汽车的动力系统的电能输出，由此电池管理系统能够停止对动力系统供电的效果，但存在如下问题；
[0006]
传统的拓扑结构中每个从板都要求具备单独的电源供电模块、mcu以及两级通信隔离模块(spi数据隔离和can隔离)，这些模块在整体硬件成本中的占比高达60％以上。同时，信号通过从板mcu处理之后再发出，额外增加了一级信号中转。整体的设计方案存在成本高、结构复杂、信号传输速度慢等缺点。


技术实现要素：

[0007]
(一)解决的技术问题
[0008]
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新能源汽车级联电池管理系统，解决了传统拓扑结构存在成本高、结构复杂、信号传输速度慢等缺点的问题。
[0009]
(二)技术方案
[0010]
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新能源汽车级联电池管理系统，包括主板控制器、第一从板控制器、第二从板控制器、第三从板控制器和第四从板控制器，所述主板控制器的一端固定设置有主输出口单元，所述第一从板控制器、第二从板控制器、第三从板控制器和第四从板控制器的一端均分别对称固定设置有从输出口单元和从接收端单元，所述主输出口单元与从接收端单元的一端之间通过第一两线串口通信导线活动连接，所述第一从板控制器、第二从板控制器、第三从板控制器和第四从板控制器之间通过第二两线串口通信导线活动连接。
[0011]
优选的，所述主板控制器包括主控制单元、无线电收发两用机、发送数据单元和接收数据单元，所述主控制单元与无线电收发两用机之间通过发送数据单元和接收数据单元实现双向电性连接。
[0012]
优选的，所述第一从板控制器包括四通道隔离变压器和模拟采集ic系统，所述四通道隔离变压器与模拟采集ic系统之间实现单向电性连接。
[0013]
优选的，所述第一从板控制器、第二从板控制器、第三从板控制器和第四从板控制器之间通过第二两线串口通信导线实现从输出口单元和从接收端单元相互交错电性连接。
[0014]
优选的，所述主板控制器的底部设置有主板基板。
[0015]
优选的，所述第一从板控制器的底部设置有第四从板基板，所述第二从板控制器的底部设置有第三从板基板。
[0016]
优选的，所述第三从板控制器的底部设置有第二从板基板，第四从板控制器的底部设置有第一从板基板。
[0017]
优选的，所述第一两线串口通信导线和第二两线串口通信导线均为相同大小的构件，所述第一从板控制器、第二从板控制器、第三从板控制器和第四从板控制器均为相同大小的构件。
[0018]
有益效果
[0019]
本发明提供了一种新能源汽车级联电池管理系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0020]
1、该新能源汽车级联电池管理系统，通过第一从板控制器中右四通道隔离变压器和模拟采集ic系统组成的形式，省掉从板中的mcu、电源供电模块，将两级通信隔离精简为一级变压器通信隔离，可大幅度降低电池管理系统整体硬件成本。
[0021]
2、该新能源汽车级联电池管理系统，通过第一从板控制器之间相互形成的菊花链方式，其采用的第二两线串口通信导线传输，具有更好的电气隔离效果，抗干扰性更强。
[0022]
3、该新能源汽车级联电池管理系统，通过主板控制器一端的主输出口单元和第一从板控制器一端的从输出口单元和从接收端单元级联方式支持模块化设计，减少系统对can接口需求。
[0023]
4、该新能源汽车级联电池管理系统，通过第二两线串口通信导线菊花链方式传输
距离更远，最长可达100米。
附图说明
[0024]
图1为本发明结构示意图；
[0025]
图2为本发明结构俯视图；
[0026]
图3为本发明结构系统图；
[0027]
图4为本发明主板控制器结构系统图；
[0028]
图5为本发明从板控制器结构系统图；
[0029]
图6为本发明传统电池管理系统拓扑架构框架图。
[0030]
图中：1、主板基板；2、主板控制器；21、主控制单元；22、无线电收发两用机；23、发送数据单元；24、接收数据单元；3、第一两线串口通信导线；4、第一从板控制器；41、四通道隔离变压器；42、模拟采集ic系统；5、第二从板控制器；6、第三从板控制器；7、第四从板控制器；8、第二两线串口通信导线；9、第一从板基板；10、第二从板基板；11、第三从板基板；12、第四从板基板；13、从输出口单元；14、从接收端单元；15、主输出口单元。
具体实施方式
[0031]
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
请参阅图1-3本发明实施例提供一种技术方案：一种新能源汽车级联电池管理系统，包括主板控制器2、第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7，主板控制器2的一端固定设置有主输出口单元15，第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7的一端均分别对称固定设置有从输出口单元13和从接收端单元14，主输出口单元15与从接收端单元14的一端之间通过第一两线串口通信导线3活动连接，第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7之间通过第二两线串口通信导线8活动连接，第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7之间通过第二两线串口通信导线8实现从输出口单元13和从接收端单元14相互交错电性连接，主板控制器2的底部设置有主板基板1，第一从板控制器4的底部设置有第四从板基板12，第二从板控制器5的底部设置有第三从板基板11，第三从板控制器6的底部设置有第二从板基板10，第四从板控制器7的底部设置有第一从板基板9，第一两线串口通信导线3和第二两线串口通信导线8均为相同大小的构件，第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7均为相同大小的构件。
[0033]
请参阅图4，主板控制器2包括主控制单元21、无线电收发两用机22、发送数据单元23和接收数据单元24，主控制单元21与无线电收发两用机22之间通过发送数据单元23和接收数据单元24实现双向电性连接
[0034]
请参阅图5，第一从板控制器4包括四通道隔离变压器41和模拟采集ic系统42，四通道隔离变压器41与模拟采集ic系统42之间实现单向电性连接。
[0035]
使用时，系统初始化后，主板基板1顶部的主控制单元21通过发送数据单元23发出信息，信息在通过无线电收发两用机22进行输送到主输出口单元15中，在由第一两线串口
通信导线3将信息倒入到从接收端单元14中，在有从接收端单元14输入到四通道隔离变压器41，在由四通道隔离变压器41输出到模拟采集ic系统42中，在根据第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7通过第二两线串口通信导线8实现的从输出口单元13和从接收端单元14相互交错的电性连接进行的传递，另外在由接收数据单元24将信息进行回转，每一个从板控制器4都是进行自身地址与数据信息中标定的地址匹配的模拟采集ic系统42将作用于数据消息并对其作出响应。每个第一从板控制器4、第二从板控制器5、第三从板控制器6和第四从板控制器7结构简单，成本低，信号传输速度快。
[0036]
在本实施例中需要说明的是，采用菊花链级联拓扑架构，模拟采集ic系统42通过级联方式进行通信，该通信系统是半双工菊花链主/从网络，所连接的最多节点数可高达64个，足以满足新能源汽车的使用要求。
[0037]
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
[0038]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0039]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。