本實(shí)用新型涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主從一體式電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（BMS），是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測；電池狀態(tài)估計(jì)；在線診斷與預(yù)警；充、放電與預(yù)充控制；均衡管理和熱管理等。

二次電池存在的下面的一些缺點(diǎn)，如存儲(chǔ)能量少、壽命短、串并聯(lián)使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復(fù)雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。電池管理系統(tǒng)（BMS）主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。

一般而言電動(dòng)汽車管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）準(zhǔn)確估測動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)；（2）動(dòng)態(tài)監(jiān)測動(dòng)力電池組的工作狀態(tài)；（3）單體電池間的均衡。

目前市場上BMS是分離式的，分為主控和從控。一臺(tái)車上一個(gè)主控帶幾個(gè)從控，從控用于對電池包的每節(jié)電池進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，主控對檢測到的電池包的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于主控和從控的各個(gè)功能是設(shè)置在兩個(gè)分開的PCB板上的，從而在做PACK上內(nèi)部通訊、線束布局、占用空間都比較復(fù)雜，線束太多會(huì)導(dǎo)致安全性不高，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種主從一體式電池管理系統(tǒng)，將主控控制模塊和從控采集模塊結(jié)合，從而減少內(nèi)部通訊、線束布局、占用空間的復(fù)雜程度，可以利用最小的空間安裝，以及簡化線束的復(fù)雜程度，減少主控通過通訊線與各從控模塊的通訊大大減少信號(hào)干擾的程度，提高信號(hào)通訊的準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種主從一體式電池管理系統(tǒng)，包括設(shè)置在PCB板上的單片機(jī)、和分別與單片機(jī)連接的電流采集模塊、溫度采集模塊、PWM信號(hào)采集模塊、絕緣檢測模塊、快、慢充信號(hào)檢測模塊；所述單片機(jī)還分別通過數(shù)字隔離器連接有單體電壓采集模塊和高壓采集模塊；所述單片機(jī)還連接有繼電器控制模塊，所述繼電器控制模塊包括分別與單片機(jī)連接的繼電器高邊控制模塊和繼電器低邊控制模塊；所述單片機(jī)還連接有供電電源和用于與外部通訊的通訊模塊，所述數(shù)字隔離器皆為ADUM5401隔離器，所述高壓采集模塊設(shè)置在PCB板底部，所述單體電壓采集模塊設(shè)置在PCB板頂部。

具體地，所述溫度采集模塊包括輸入端Temp_A、輸出端Temp_A_AD、二極管D143，二極管D143為穩(wěn)壓二極管；二極管D143的陽極接地；電阻R277一端與基準(zhǔn)電壓Vref_4.096連接，另一端與電容C204的一端、二極管D143陰極連接后連接到輸出端Temp_A_AD，電容C204另一端接地；所述電阻R277另一端還通過電阻R283、電容C198連接到GND_EMC，輸入端口Temp_A連接到電容C198和電阻R283之間。

具體地，所述電流采集模塊包括輸入端I_large_in1、輸出端I_large_AD1、二極管D137，二極管D137與電容管C178并聯(lián)，二極管D137與電容管C178的公共端之間還連接有電阻R255，電阻R255的兩端分別連接有電阻R253和電容C177的一端，電容C177的另一端與電阻R253的另一端連接；所述電阻R255與電容C177之間連接到地（GNDA）；電阻R254的一端接入電阻R253和電容C177之間，電阻R254的另一端接入電阻R255和電容C177之間，電阻R254的一端還連接電容C183的一端后連接到輸入端I_large_in1，電容C183另一端連接到GND-EMC端。

具體地，PWM信號(hào)檢測模塊包括輸入端IN_IO_1、輸出端IO_MCU_1、二極管D116、D92；所述二極管D166為穩(wěn)壓二級(jí)管，二極管D116陽極、電容C82、電阻R137的一端連接后連接到地，二極管D116陰極、電容C82、電阻R137的另一端連接后連接到電阻R135的一端和輸出端口IO_MCU_1。所述電阻R135的另一端還通過電阻R59連接到二極管D92陰極，二極管D92陽極連接+5V電壓，所述電阻R135另一端還通過電容C52的一端連接后連接到輸入端口IN_IO_1，所述電容C52的另一端連接到GND-EMC端。

（1）本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)使得電池管理系統(tǒng)主從一體，減少了線束，從而也降低了信號(hào)干擾。

（2）所示單體電壓采集模塊和高壓采集模塊分別設(shè)置在PCB板上下方是為了安全考慮。

（3）本實(shí)用新型效果突出，值得大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為溫度采集模塊的電路原理圖。

圖3為電流采集模塊的電路原理圖。

圖4為PWM信號(hào)檢測模塊的電路原理圖。

圖5為繼電器低邊控制模塊的電路原理圖。

圖6為繼電器高邊控制模塊的電路原理圖。

圖7為快、慢充信號(hào)檢測模塊的電路原理圖。

圖8為高壓采集模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種主從一體式電池管理系統(tǒng)，包括單片機(jī)和分別與單片機(jī)連接的溫度采集模塊、電流采集模塊、繼電器控制模塊、PWM信號(hào)檢測模塊、絕緣檢測模塊和快、慢充信號(hào)檢測模塊。

所述單片機(jī)還通過數(shù)字隔離器和單體電壓采集模塊連接。所述單片機(jī)還通過數(shù)字隔離器與高壓采集模塊連接。

上述數(shù)字隔離器皆為ADUM5401隔離器。

所述高壓采集模塊用于采集車載電池組總正負(fù)之間的電壓。

單體電壓采集模塊會(huì)對電池包中每節(jié)電池的電壓進(jìn)行采集；

所述溫度采集模塊會(huì)整個(gè)電池包內(nèi)的溫度進(jìn)行采集；

在對電動(dòng)車進(jìn)行充電的時(shí)候，需要利用電流采集模塊采集電動(dòng)車充放電的電流；

所述繼電器控制模塊包括了分別與單片機(jī)連接的繼電器低邊控制模塊和繼電器高邊控制模塊，所述繼電器低邊控制模塊、繼電器高邊控制模塊分別對電動(dòng)車總正、總負(fù)等繼電器進(jìn)行控制。

所述PWM信號(hào)檢測模塊用于在單片機(jī)的發(fā)出PWM信號(hào)，PWM信號(hào)通過電池包；如果單片機(jī)在PWM信號(hào)通過電池包后通過PWM信號(hào)檢測模塊再次接收到PWM信號(hào)，則說明電池包各個(gè)連接接好；所述單片機(jī)在PWM信號(hào)通過電池包后沒有再次接收到PWM信號(hào)則說明電池包之間的電池沒有連接好，單片機(jī)可以將此信息發(fā)送給上位機(jī)，方便使用者維修。

所述絕緣檢測模塊用于檢測電池包的絕緣電阻大小。

所述溫度檢測模塊、電流檢測模塊、單體電壓采集模塊、高壓采集模塊皆連接到電池包，用于將檢測到的數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，估測電池剩余電量、防止過充電和過放電對電池的損傷。

所述快、慢充信號(hào)檢測模塊檢測充電機(jī)發(fā)出的快充信號(hào)和慢充信號(hào)，并通過單片機(jī)將快充信號(hào)和慢充信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)。

所述單片機(jī)還連接有用于與外部進(jìn)行通訊的通訊模塊。所述單片機(jī)還連接有供電電源，為單片機(jī)提供12/24V的直流電壓。

所述溫度采集模塊的電路原理圖如圖2所示，包括電路的輸入端Temp_A，電路的輸出端Temp_A_AD；還包括二極管D143，二極管D143為穩(wěn)壓二極管；二極管D143的陽極接地（GNDA）。電阻R277一端與基準(zhǔn)電壓Vref_4.096連接，另一端與電容C204、二極管D143陰極連接后連接到輸出端Temp_A_AD，電容C204另一端接地（GNDA）；所述電阻R277另一端還通過電阻R283、電容C198連接到GND_EMC，輸入端口Temp_A連接到電容C198和電阻R283之間。所述電路的輸出端Temp_A_AD與單片機(jī)的AD采集口連接，所述電路的輸入端Temp_A與電池包上的溫度傳感器連接。

溫度傳感器實(shí)際上是一個(gè)溫敏電阻，電阻值隨溫度變化而變化。Temp_A實(shí)際上是溫敏電阻一端，另一點(diǎn)連接在地（GNDA）。Vref_4.096經(jīng)過分壓后得到的Temp_A_AD（電壓）當(dāng)溫度變化時(shí)電路的阻值會(huì)發(fā)生變化，Vref_4.096分壓后的值（Temp_A_AD）也會(huì)發(fā)生變化，MCU讀取Temp_A_AD的值從而計(jì)算出溫度。

所述電流采集模塊原理如圖3所示，包括電路輸入端I_large_in1和電路的輸出I_large_AD1，還包括二極管D137，二極管D137與電容管C178并聯(lián)，二極管D137與電容管C178的公共端之間還連接有電阻R255，電阻R255的兩端分別連接有電阻R253和電容C177的一端，電容C177的另一端與電阻R253的另一端連接；所述電阻R255與電容C177之間連接到地（GNDA）；電阻R254的一端接入電阻R253和電容C177之間，電阻R254的另一端接入電阻R255和電容C177之間，電阻R254的一端還連接電容C183的一端后連接到輸入端I_large_in1，電容C183另一端連接到GND-EMC端。輸出端I_large_AD1與單片機(jī)連接，輸入端I_large_in1接收電壓信號(hào)，經(jīng)過電路濾波后通過輸出端I_large_AD1輸出電壓信號(hào)，單片機(jī)采集I_large_AD1輸出的電壓信號(hào)從而計(jì)算出電流的值。

所述PWM信號(hào)檢測模塊的電路原理圖如圖4所示，包括電路的輸入端口IN_IO_1，電路的輸出端口IO_MCU_1；包括二極管D116、D92,所述二極管D166為穩(wěn)壓二級(jí)管，二極管D116陽極、電容C82、電阻R137的一端連接后連接到地（GNDD），所述二極管D116陰極、電容C82、電阻R137的另一端連接后連接到電阻R135的一端和輸出端口IO_MCU_1。所述電阻R135的另一端還通過電阻R59連接到二極管D92陰極，D92陽極連接+5V電壓，所述電阻R135另一端還通過電容C52的一端連接后連接到輸入端口IN_IO_1，所述電容C52的另一端連接到GND-EMC端，PWM信號(hào)檢測模塊用于把通過電池包的PWM信號(hào)傳輸給單片機(jī)。

本實(shí)施例中，所述GND_EMC端是指芯片的引腳。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。