一種帶通信喚醒的低功耗BMS的製作方法

2023-10-06 06:26:29

本實用新型涉及一種電池技術，具體是一種帶通信喚醒的低功耗BMS。

背景技術：

近些年來，由於環境汙染及能源危機，出現了以清潔環保、節約能源為優勢的新型電動汽車，其主要能量由動力電池提供。然而，動力電池具有危險性，所以我們使用BMS來提高它的安全係數，使電池不會出現過壓，過放，過流，短路的情況，並且增加通信功能，進行內外部通信，使用低功耗晶片，三種低功耗工作模式。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、使用方便的帶通信喚醒的低功耗BMS，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種帶通信喚醒的低功耗BMS，包括電池管理IC、MCU、電源模塊、充電檢測模塊、負載檢測模塊和溫度採樣模塊，還包括開關喚醒模塊和CAN通信模塊，所述電池管理IC分別連接充電檢測模塊、電池組、電流採樣模塊、MCU和溫度採樣模塊，MCU還分別連接負載檢測模塊、電源模塊、充電檢測模塊和CAN通信模塊，CAN通信模塊還連接電源模塊，電源模塊還分別連接開關喚醒模塊和充電檢測模塊，開關喚醒模塊還分別連接充電檢測模塊和外部開關。

作為本實用新型的優選方案：所述CAN通信模塊包括外部設備通信CAN接口J14、光耦U35、二極體D24和電阻R25，所述外部設備通信CAN接口J14的一端連接電阻R25和電抗器L1的腳1，外部設備通信CAN接口J14的另一端連接電抗器L1的腳3、二極體D24和光耦合器U35內部發光二極體的陰極，電阻R25的另一端連接二極體D24的陰極和光耦合器U35內部發光二極體的陽極，光耦合器U35內部光敏三極體的集電極連接MCU，光耦合器U35內部光敏三極體的發射極接地。

作為本實用新型的優選方案：所述開關喚醒模塊包括MOS管U36、MOS管U38和二極體D25，MOS管U36的源極連接電阻R22和電源VCC，MOS管U36的柵極連接電阻R22的另一端和電阻R46，電阻R46的另一端連接MOS管U38的漏極，MOS管U36的漏極連接二極體D25的陽極、二極體D28的陽極和二極體D30的陽極，MOS管U38的柵極連接電阻R108和電阻R51，電阻R108的另一端連接MCU，電阻R51的另一端連接MOS管U38的源極。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：1、具有通訊喚醒功能，能夠使電池的安全係數大大提高。2、採用CAN通信，能夠與主機組成區域網路。3、選取低功耗MCU能夠大大的降低功耗。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體方框圖。

圖2為本實用新型的CAN通信模塊的電路圖。

圖3為本實用新型的開關喚醒模塊的電路圖。

圖4為本實用新型的工作流程圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1-4，一種帶通信喚醒的低功耗BMS，包括電池管理IC、MCU、電源模塊、充電檢測模塊、負載檢測模塊和溫度採樣模塊，還包括開關喚醒模塊和CAN通信模塊，所述電池管理IC分別連接充電檢測模塊、電池組、電流採樣模塊、MCU和溫度採樣模塊，MCU還分別連接負載檢測模塊、電源模塊、充電檢測模塊和CAN通信模塊，CAN通信模塊還連接電源模塊，電源模塊還分別連接開關喚醒模塊和充電檢測模塊，開關喚醒模塊還分別連接充電檢測模塊和外部開關。

CAN通信模塊包括外部設備通信CAN接口J14、光耦U35、二極體D24和電阻R25，所述外部設備通信CAN接口J14的一端連接電阻R25和電抗器L1的腳1，外部設備通信CAN接口J14的另一端連接電抗器L1的腳3、二極體D24和光耦合器U35內部發光二極體的陰極，電阻R25的另一端連接二極體D24的陰極和光耦合器U35內部發光二極體的陽極，光耦合器U35內部光敏三極體的集電極連接MCU，光耦合器U35內部光敏三極體的發射極接地。

開關喚醒模塊包括MOS管U36、MOS管U38和二極體D25，MOS管U36的源極連接電阻R22和電源VCC，MOS管U36的柵極連接電阻R22的另一端和電阻R46，電阻R46的另一端連接MOS管U38的漏極，MOS管U36的漏極連接二極體D25的陽極、二極體D28的陽極和二極體D30的陽極，MOS管U38的柵極連接電阻R108和電阻R51，電阻R108的另一端連接MCU，電阻R51的另一端連接MOS管U38的源極。

本實用新型的工作原理是：本實用新型採用控負方案，電池保護IC通過採樣電路對電池電壓進行監控，並且控制電池的輸出，通過I2C與MCU進行通信告知電池狀態，低功耗MCU對電池保護IC進行控制。

電池控負：BMS有控正控負兩種方案，本實用新型採用控負方案，使用MOS管對電池負端進行控制，通過控制MOS管的開關來控制電池的通斷。具體步驟為：電池保護IC在讀取電池的狀態後，如果正常會使得MOS管打開，從而形成迴路；如果讀取狀態不正常，則MOS管關閉，形成斷路，對電池進行保護。

CAN通信：本實用新型採用CAN通信，為MCU與外部的通信，具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁幹擾能力強、具有優先權和仲裁功能，通過CAN控制器掛到CAN-bus上，形成主機區域網路，具有可靠的錯誤處理及檢錯機制，發送的信息遭到破壞後，可以重新發送，總之，集優點於一身。

低功耗MCU：本實用新型採用的MCU為ST公司的產品，工作電壓為3.3V，具有三種低功耗工作模式：睡眠模式下只有MCU停止工作，外圍設備正常工作，需要MCU時對MCU進行喚醒操作；省電模式下可以用最低的電量消耗來保證SRAM和寄存器的正常運行，時鐘停止工作，可被喚醒；待機模式下MCU內部基本不工作，可被喚醒。

CAN通信電路的工作原理是：J14為與外部設備通信CAN接口，外部設備通過該接口與BMS進行交互。當外部設備不請求數據超過一定時間，BMS將自動進入低功耗睡眠模式。當外部設備需要獲取BMS採樣的數據時，將會通過CAN接口首先發送喚醒數據幀，此時光耦U35 3、4腳將會導通，4腳電平變為低電平，MCU檢測到該電平後即從低功耗模式恢復到正常工作模式，從而實現了帶通信喚醒和低功耗功能。

開關喚醒模塊的工作原理是：當MCU識別到喚醒信號時，MCU將通過MCU_POWER_CTL引腳設置為低電平，從而關斷電池管理模塊電路（包含電池電壓採集，電流採集、電池溫度檢測、SOC計算）、檢測模塊電路（包含負載檢測、充電檢測）、控制模塊電路供電（包含主迴路開關驅動），極大的減少了電路功耗，與此同時MCU主控晶片自身將進入低功耗模式，進一步降低了系統功耗。