CN114859785A - 一种新型工程机械bms控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型工程机械BMS控制器，包括MCU模块、模拟信号处理模块、频率信号处理模块、数字信号处理模块、存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块，所述模拟信号处理模块的输入端连接模拟信号，模拟信号处理模块的输出端连接MCU模块，频率信号处理模块的输入端连接高压互锁CP输入频率信号。本发明集成32串单体电压采集功能，采用一体式集成方案，具有自动休眠及CAN总线唤醒功能，解决了控制器长时间待机功耗的问题，当机器无动作超过一定时间后，机器进入休眠模式；当机器有动作指令或者CAN信号时，控制器自动唤醒。
Description
技术领域
本发明涉及控制器技术领域，具体是一种新型工程机械BMS控制器。
背景技术
目前工程机械车辆正在走向电动化，锂电池正在取代原有的发动机方案和铅酸电池方案。传统汽车用途的BMS是针对商用车、乘用车的需求设计，很难满足工程机械特定应用场景的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切相电源及其调色方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型工程机械BMS控制器，包括MCU模块、模拟信号处理模块、频率信号处理模块、数字信号处理模块、存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块，所述模拟信号处理模块的输入端连接模拟信号，模拟信号处理模块的输出端连接MCU模块，频率信号处理模块的输入端连接高压互锁CP输入频率信号，频率信号处理模块的输出端连接MCU模块，数字信号处理模块的输入端连接钥匙唤醒信号和A+唤醒信号，数字信号处理模块的输出端连接MCU模块，MCU模块还分别连接存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块。
作为本发明的进一步技术方案：所述模拟信号包括总电压信号、总电流信号、单体电压信号、模组温度信号、PCB板温度信号、外置温度传感器信号、蓄电池电压监检测信号、CC2信号、A+信号和绝缘电阻信号。
作为本发明的进一步技术方案：还包括蓄电池，所述蓄电池通过低压电源模块分别连接MCU模块和电压输出模块。
作为本发明的进一步技术方案：所述数字信号输出模块包含10路低边控制信号、6路高边控制信号和延时控制信号。
作为本发明的进一步技术方案：所述PWM输出模块输出高压互锁信号。
作为本发明的进一步技术方案：所述存储模块采用SPI通讯接口的EEPROM模块，32k byte存储空间。
作为本发明的进一步技术方案：所述数字信号处理模块包括钥匙唤醒信号、A+唤醒信号；该电路可以分为预处理电路和滤波电路，预处理电路保证每个信号有一个默认的初始状态，滤波电路滤除杂波保证信号的稳定性。
作为本发明的进一步技术方案：所述电池采样模块采用MAX14921芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明集成32串单体电压采集功能，采用一体式集成方案，具有自动休眠及CAN总线唤醒功能，解决了控制器长时间待机功耗的问题，当机器无动作超过一定时间后，机器进入休眠模式；当机器有动作指令或者CAN信号时，控制器自动唤醒。
附图说明
图1为本发明的整体方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例一：
请参照图1,一种新型工程机械BMS控制器，包括MCU模块、模拟信号处理模块、频率信号处理模块、数字信号处理模块、存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块，所述模拟信号处理模块的输入端连接模拟信号，模拟信号处理模块的输出端连接MCU模块，频率信号处理模块的输入端连接高压互锁CP输入频率信号，频率信号处理模块的输出端连接MCU模块，数字信号处理模块的输入端连接钥匙唤醒信号和A+唤醒信号，数字信号处理模块的输出端连接MCU模块，MCU模块还分别连接存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块。还包括用于供电的蓄电池，所述蓄电池通过低压电源模块分别连接MCU模块和电压输出模块。
实施例二：
1.MCU模块是控制器的核心，本产品选用ST的32位单片机SPC560P50，片上Flash512k，片上RAM 40k，最高频率可以到64M；该单片机为车规级动力总成用途，产品稳定可靠；
2.电源模块包含控制器内部电源模块、外部5V供电模块、外部24V供电模块；考虑到功耗和MCU对纹波的要求，控制器内部电源模块采用两级处理，第一级通过Buck电路将蓄电池电压降压到7V左右，第二级采用LDO，将7V转成稳定的5V电压；对外输出的5V和24V电压均通过特殊处理，具有对地、对电源短路保护；
3.模拟信号采集包括如下信号：
总电压采集支持采集电池继电器前端电压/后端电压、继电器交叉电压、加热膜电压。
总电流采样支霍尔电流采集方案。
单体电压采样最多支持采集32路单体电压。
模组温度采集最多支持采集16路单体温度。
PCB板温度采集最多支持采集4路PCB板温度，用于监控采集芯片温度和均衡电阻温度。
外置温度传感器温度采集最多支持采集2路外置温度，用于充电温度和热管理温度采集。
蓄电池电压监检测模块检测BMS供电输入的电压。
CC2检测采集快充的CC2电阻阻值。
绝缘电阻检测模块检测电池绝缘阻值，并上电首次检测完成时间需≤1s。
4.数字信号处理模块包括钥匙唤醒信号、A+唤醒信号；该电路可以分为预处理电路和滤波电路，预处理电路保证每个信号有一个默认的初始状态，滤波电路滤除杂波保证信号的稳定性。
5.频率处理模块：高压互锁状态检测和CP输入信号。
6.数字信号输出模块包含10路低边控制信号、6路高边控制信号、延时控制信号。
7.存储模块采用SPI通讯接口的EEPROM模块，32k byte存储空间；能实时保存机器的运行参数。
8.PWM输出模块为高压互锁信号输出。
9.CAN通讯模块：集成有CCP通讯协议，能实现与上位机的标定、诊断、数据及程序的更新；
10.电池采样模块采用MAX14921，MAX14921支持多达16节/+65V(最大)的主/辅电池组，可以同时采样所有电池电压，允许高精度确定充电状态和源阻抗。将所有电池电压以单位增益转换成以地为基准的电压信号，简化外部ADC的数据转换。
整个电路板充分考虑机器运行的各种异常，具有电磁阀对地短路、对电源短路、开路诊断；电源具有防反接、短路和过载保护。
本发明集成32串单体电压采集功能，采用一体式集成方案，将BMS主控板、单体采样功能、高压采集功能、绝缘电阻采样功能、温度采样集成在一块控制器中，均衡板采用独立插拔模块。集成CAN及RS485两种通讯方式，基于CCP协议，可进行OTA升级。集成绝缘电阻采集模块。内部集成断电延时控制功能，不需要外置上电继电器；上电开关下电后，控制器进行数据保存并延时一定时间后控制器再下电。具有自动休眠及CAN总线唤醒功能，解决了控制器长时间待机功耗的问题，当机器无动作超过一定时间后，机器进入休眠模式；当机器有动作指令或者CAN信号时，控制器自动唤醒。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种新型工程机械BMS控制器，包括MCU模块、模拟信号处理模块、频率信号处理模块、数字信号处理模块、存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块，其特征在于，所述模拟信号处理模块的输入端连接模拟信号，模拟信号处理模块的输出端连接MCU模块，频率信号处理模块的输入端连接高压互锁CP输入频率信号，频率信号处理模块的输出端连接MCU模块，数字信号处理模块的输入端连接钥匙唤醒信号和A+唤醒信号，数字信号处理模块的输出端连接MCU模块，MCU模块还分别连接存储模块、数字信号输出模块、PWM输出模块、CAN通讯模块、电池采样模块和PCB温度采集模块。
2.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述模拟信号包括总电压信号、总电流信号、单体电压信号、模组温度信号、PCB板温度信号、外置温度传感器信号、蓄电池电压监检测信号、CC2信号、A+信号和绝缘电阻信号。
3.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池通过低压电源模块分别连接MCU模块和电压输出模块。
4.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述数字信号输出模块包含10路低边控制信号、6路高边控制信号和延时控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述PWM输出模块输出高压互锁信号。
6.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述存储模块采用SPI通讯接口的EEPROM模块，32k byte存储空间。
7.根据权利要求1所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述数字信号处理模块包括钥匙唤醒信号、A+唤醒信号；该电路可以分为预处理电路和滤波电路，预处理电路保证每个信号有一个默认的初始状态，滤波电路滤除杂波保证信号的稳定性。
8.根据权利要求7所述的一种新型工程机械BMS控制器，其特征在于，所述电池采样模块采用MAX14921芯片。
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