CN219760680U - 一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，重卡驻车启动锂电池管理系统电路包括供电模块电路、加热模块电路、主控模块电路、BMS前端采集模块电路、CAN通信模块电路和数据传输模块电路。该设备的供电模块电路给不同的模块电路预留不同接口进行供电。加热模块电路通过开关控制加热模块加热。主控模块电路包含4个外接电路。BMS采集模块电路包含均衡电路以及必要的附加电路。CAN通信模块电路包含一块CAN芯片。数据传输模块电路用于将数据发送至系统用户端。本实用新型解决了现有的重卡驻车启动锂电池供电电路复杂等问题，该集成控制电路供电模块可为电路提供电力，充电模块可充电，也可为电路提供电力。

Description

一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路

技术领域

本实用新型涉及重卡配件领域，特别涉及一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路。

背景技术

供电电路是指向电子设备提供电力的电路。锂电池管理系统供电电路比一般供电电路更加复杂，由于锂电池的电性能复杂，其电性能与化学组成、结构和使用条件等有关，因此不同类型的锂电池可能具有不同的电性能。锂电池的充放电管理是保证电池性能和寿命的关键，因此锂电池供电电路时需要考虑充放电管理电路，如过充保护、过放保护等。锂电池的温度对其性能和寿命有很大影响，过高或过低的温度会对锂电池产生损害，因此需要考虑温度管理电路，如过温保护、低温保护、温度监测等。锂电池在充放电过程中可能会产生火灾、爆炸等安全问题，因此需要采取多种措施来确保锂电池供电电路的安全性，如过流保护、短路保护、电池热失控保护等。电池管理系统就是用来提高电池的利用效率，防止电池过度充电和过度放电，增加电池的使用寿命，监测电池的状态。

对于重卡来说，供电电路的设计更加复杂，因为不仅要考虑上述问题，还要考虑以下问题：锂电池启动电流大，传统的铅酸启动蓄电池已无法满足市场主流重卡型启动需要，当重卡处于行驶状态时，动力电池负载功率较高，电池性能会有所波动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种锂电池充放电管理电路，解决了现有锂电池启动供电线路复杂的问题，满足各种实际应用场景的需求。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，控制电路包括供电模块电路、加热模块电路、主控模块电路、BMS前端采集模块电路、CAN通信模块电路和数据传输模块电路；所述的供电模块电路给预留的接口进行供电。所述的加热模块电路通过MOS管开关控制加热模块给电池加热。所述的主控模块电路通过外接电路控制单片机正常工作。所述的BMS前端采集模块电路通过采集芯片采集电池电压、电流、温度等电池特性参数。所述的CAN通信模块电路通过使CAN芯片与单片机进行通信。所述的数据传输模块电路通过4G+GPS模块对采集的电池信息进行传输。

进一步的：所述的供电模块电路芯片供电正端VBAT通过电压转换芯片转换为7V，7V通过正向低压降稳压器转换为5V，5V通过正向低压降稳压器转换为3.3V；低压降稳压器的1管脚接地，2管脚接输出电压，3管脚接输入电压。

进一步的：所述的加热模块电路包含一个DC输入隔离光耦、2个MOS管、6个圆头十字螺丝和3个二极管与匹配电阻相连。

进一步的：所述的主控模块包括主控MCU，主控MCU采用32位ARM Crotex-M3内核单片机，主控MCU使用TWI(IIC)通信协议与采集模块进行通信，读取电池电压、电流、温度等数据。

进一步的：所述的数据传输模块电路，包含一个单排7Pin的排插，一个4G+GPS模块，4G+GPS模块通过排插接入数据传输模块电路中，通过移动通信网络实现对电池电压、电流、温度等数据的传输。

进一步的：所述的CAN通信模块电路包括一个CAN控制芯片，该芯片作为接口连接控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线，CAN收发器和控制器之间连接终端匹配电阻，阻值为120Ω。

进一步的：所述的BMS前端采集模块电路，包括前端数据采集芯片，所述的采集芯片包括电芯连接端引脚、温度电阻连接端引脚、电流采集端引脚、DC/DC转换控制端引脚、充放电MOS控制端引脚等；所述的主控MCU 使用TWI(IIC)通信接口与前端数据采集芯片通信。

进一步的：所述的主控MCU的PA2引脚接TX2，PA3引脚接RX2；PA8引脚接VPRO_MCU-IO；PA11引脚接CAN RX，PA12引脚接CAN TX。

进一步的：所述的CAN通信模块电路包含CAN接口集成电路，CAN收发器与CAN控制器的CANTX和CANRX相连，CANH和CANL输出标准的CAN信号。

进一步的：所述的温度电阻型号为3个10T的NTC热敏电阻。该热敏电阻与所述采集芯片的T1、T2、T3引脚相连。

本实用新型和现有技术相比有以下优点：

本实用新型解决了现有的重卡驻车启动锂电池低温启动加热困难、供电电路复杂、电源充放电管理不精确等问题。该集成控制电路提供了一个充放电模块，供电模块可为测温电路提供电力，充电模块可为供电模块充电，并可为测温电路提供电力，解决了供电电路复杂的问题。

提供了一个4G+GPS数据传输模块，该模块可通过网络与系统用户平台连接，满足各种实用场景。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例的重卡驻车启动锂电池管理系统电路基本结构图；

图2是本实用新型的供电模块电路原理图；

图3是本实用新型的加热模块电路原理图；

图4是本实用新型的主控模块电路原理图；

图5是本实用新型的BMS前端采集芯片电路原理图；

图6是本实用新型的CAN通信模块电路原理图；

图7是本实用新型的数据传输模块电路中4G+GPS模块电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型公开了一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，本实施方式以重卡驻车启动锂电池管理系统为例进行描述，参见附图1至附图7。

该重卡驻车启动锂电池管理系统电路包括供电模块电路、加热模块电路、主控模块电路、BMS前端采集芯片模块电路、CAN通信模块电路和数据传输模块电路。

供电模块电路给不同应用场景模块电路预留不同电压接口进行供电，匹配电阻用来调节后端输出电压的电阻匹配网络，电源指示灯用来验证系统是否正常工作。加热模块电路通过三极管等开关控制加热模块给电池加热，同时温度过高时通过MOS管驱动风扇电机进行散热。主控模块电路是主控MCU部分组成电路，从外围接口看主要有四个部分，复位电路通过按键控制低电平有效；时钟电路通过一个8M的晶振给系统提供时钟信息；BOOT启动方式电路通过按键控制下载接口的选择；状态指示灯电路通过高低电平控制指示灯亮或灭指示程序是否正常运行。BMS前端采集芯片模块电路是BMS前端采集芯片SH367309自身连接电路及其扩展电路，其中均衡电路通过47Ω均衡耗散电阻和三极管接电池组用来均衡每节电池的电压，使其保持在相对平衡的范围内且均衡逻辑用的是芯片内部的均衡逻辑，1k采样电阻对电池电压、电流、温度等信息进行采样，0.1uF电容作用是滤波退耦、充放电MOS管理电路用来控制每节电池的充放电、外接三个温度电阻用来测量电池温度。CAN通信模块电路包含CAN芯片和终端匹配电阻用来与单片机连接进行通信。数据传输模块电路由4G+GPS模块电路组成，由 5V电源对模块电路进行供电，使数据通过移动通信网络与系统用户连接，4G模块由3.3V电压供电，负责接收和发送数据，GPS模块由3.3V电压供电，负责获取定位数据，数据传输模块可以将数据采集模块采集到的电池性能数据发送至系统用户端。

下面将结合说明书附图进行系统描述：

附图1所示为重卡驻车启动锂电池管理系统电路基本结构，该重卡驻车启动锂电池管理系统电路包括供电模块电路、加热模块电路、主控模块电路、BMS前端采集芯片模块电路、CAN通信模块电路和数据传输模块电路。

附图2所示为供电模块电路，图中的芯片供电正端VBAT的输入电压通过DC/DC转换芯片将输入电压转换为7V的输出电压，为POWER模块进行7V供电，匹配电阻用来调节后端输出电压的电阻匹配网络；再通过5V的正向低压降稳压器使7V的电压转化为5V的输出电压，主要用来给CAN通信模块进行供电；最后通过3.3V的正向低压降稳压器使5V的电压转化为3.3V的输出电压，作用是为有3.3V应用场景的模块电路预留3.3V供电接口，电源指示灯用来验证系统是否正常工作。

附图3所示为加热模块电路，加热模块电路通过MOS管等开关控制电路实现对电池通过加热膜进行加热，从而实现电池组低温启动的功能。

附图4是本实用新型的主控模块电路原理图，该电路单片机型号为STM32F103C8T6，该型单片机是一个中密度性能线，配有ARM Cortex-M3 内核32位微控制器，48路LQFP封装，拥有 37个 I/O引脚，被分为PA(15个)、PB(15个)、PC(3个)、PD(2个)、PE(0个)五个组，所有 I/O接口可以映像到 16个外部中断，并且大部份端口都可兼容5V信号。每个 I/O端口可以接受或输出8mA电流，灌电流则可达到20mA。它结合了高性能的RISC内核，运行频率可达72MHz，内嵌高速存储器。具有12位模数转换器、标准和高级通讯接口。所述的单片机引脚包括下载接口引脚、MOS管开关输入引脚、BOOT启动方式引脚、CAN通信协议处理引脚。

附图5为BMS前端采集芯片模块电路，采用SH367309型芯片作为BMS前端数据采集芯片，该芯片适用于总电压不超过70V的锂电池包，内置VADC基准电压，用于采集电芯电压、温度以及电流；内置CADC基准电流，用于统计电池剩余容量；内置EEPROM，用于保存保护阈值及延时等可调参数；内置TWI通讯接口，用于操作相关寄存器及EEPROM。所述的采集芯片包括电芯连接端引脚、温度电阻连接端引脚、电流采集端引脚、DC/DC转换控制端引脚、充放电MOS控制端引脚等。VC1-VC17连接电池组，VC1连接电池组总负，VC17连接电池组总正。BMS前端采集芯片模块电路是BMS前端采集芯片SH367309自身连接电路及其扩展电路，其中均衡电路通过47Ω均衡耗散电阻和三极管接电池组用来均衡每节电池的电压，使其保持在相对平衡的范围内且均衡逻辑用的是芯片内部的均衡逻辑，1k采样电阻对电池电压、电流、温度等信息进行采样，0.1uF电容作用是滤波退耦、充放电MOS管理电路用来控制每节电池的充放电、外接三个温度电阻用来测量电池温度。温度传感器T1、T2、T3一端连接的采集芯片的20、21、22引脚，一端接地。18、19引脚连接电流采集正负端RS1、RS2，30、31、32引脚连接DC/DC转换控制端CAPS、CAPN、CAPP，48引脚连接芯片供电正端VBAT。

附图6为CAN通信模块电路，该模块电路包括CAN芯片，型号为TJA1050，是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口。CAN芯片的1引脚连接CAN_TX，2、8引脚连接GND，3引脚连接VCC-5V，4引脚连接CAN_RX，5引脚悬空，6、7引脚连接电阻与通信模块相连。

附图7为数据传输模块电路中4G+GPS模块电路中的通信模块，该模块通过单排7Pin的排插接入到电路中，数据传输模块包含4G+GPS模块电路。该电路输出5V电压，4G通信模块电路连接3.3V，插座3引脚通过三极管、二极管、电阻与发送数据TXD引脚相连，插座4引脚通过三极管、二极管、电阻与接收数据RXD引脚相连；GPS定位通信模块电路连接3.3V，插座5引脚通过三极管、二极管、电阻与GPS_WAKE引脚相连，插座6引脚通过三极管、二极管、电阻与GPS_IN引脚相连，插座7引脚通过三极管、二极管、电阻与GPS_RST引脚相连。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：控制电路包括供电模块电路、加热模块电路、主控模块电路、BMS前端采集模块电路、CAN通信模块电路和数据传输模块电路；

所述的供电模块电路给预留的接口进行供电；所述的加热模块电路通过MOS管开关控制加热模块给电池加热；所述的主控模块电路通过外接电路控制单片机正常工作；所述的BMS前端采集模块电路通过采集芯片采集电池电压、电流、温度等电池特性参数；所述的CAN通信模块电路通过使CAN芯片与单片机进行通信；所述的数据传输模块电路通过4G+GPS模块对采集的电池信息进行传输。

2.根据权利要求1所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的供电模块电路芯片供电正端VBAT通过电压转换芯片转换为7V，7V通过正向低压降稳压器转换为5V，5V通过正向低压降稳压器转换为3.3V；低压降稳压器的1管脚接地，2管脚接输出电压，3管脚接输入电压。

3.根据权利要求1所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的加热模块电路包含一个DC输入隔离光耦、2个MOS管、6个圆头十字螺丝和3个二极管与匹配电阻相连。

4.根据权利要求1所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的主控模块包括主控MCU，主控MCU采用32位ARM Crotex-M3内核单片机，主控MCU使用TWI通信协议与采集模块进行通信，读取电池电压、电流、温度等数据。

5.根据权利要求1所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的数据传输模块电路，包含一个单排7Pin的排插，一个4G+GPS模块，4G+GPS模块通过排插接入数据传输模块电路中，通过移动通信网络实现对电池电压、电流、温度等数据的传输。

6.根据权利要求1所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的CAN通信模块电路包括一个CAN控制芯片，该芯片作为接口连接控制器区域网络CAN协议控制器和物理总线，CAN收发器和控制器之间连接终端匹配电阻，阻值为120Ω。

7.根据权利要求4所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的BMS前端采集模块电路，包括前端数据采集芯片，所述的采集芯片包括电芯连接端引脚、温度电阻连接端引脚、电流采集端引脚、DC/DC转换控制端引脚、充放电MOS控制端引脚等；所述的主控MCU 使用TWI通信接口与前端数据采集芯片通信。

8.根据权利要求4所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的主控MCU的PA2引脚接TX2，PA3引脚接RX2；PA8引脚接VPRO_MCU-IO；PA11引脚接CAN RX，PA12引脚接CAN TX。

9.根据权利要求6所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的CAN通信模块电路包含CAN接口集成电路，CAN收发器与CAN控制器的CANTX和CANRX相连，CANH和CANL输出标准的CAN信号。

10.根据权利要求7所述的一种重卡驻车启动锂电池管理系统电路，其特征在于：所述的温度电阻型号为3个10T的NTC热敏电阻；该热敏电阻与所述采集芯片的T1、T2、T3引脚相连。