要是對(duì)12V 輸入汽車電源進(jìn)行處理，以達(dá)到系統(tǒng)對(duì)電源的設(shè)計(jì)需求。EMI處理電路由VD1、VD2、R2、CU C2、C3、L1組成。系統(tǒng)主電源從汽車電池電源接入，電壓輸入范圍為9-36V，車輛電池輸入電 源9-36V通過二極管VD1，VDl為MR850G，其功能是防止輸入電源反接，當(dāng)輸入電源反接時(shí)， VDl截止，系統(tǒng)沒有電流，這樣下位機(jī)系統(tǒng)就不會(huì)在電源反接下發(fā)生硬件功能性損壞。VD2 是TVS瞬時(shí)電壓抑制器SMAJ36CA，其作用是吸收浪涌功率，當(dāng)VD2兩端經(jīng)受瞬間高能量沖擊 時(shí)，它能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收一個(gè)大電流，從而把兩 段的電壓鉗位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，保護(hù)后面的元件不因瞬間的高電壓沖擊而損壞。Rl采 用壓敏電阻CVX80A470M，其作用是保護(hù)后續(xù)電路，當(dāng)有高電壓或瞬時(shí)脈沖時(shí)，其工作，用來 吸收高壓或瞬時(shí)脈沖，穩(wěn)定電源的輸入。Cl為0.1 uF的電容，其能吸收差模高頻干擾。Ll是 由饋通電容器、大容量陶瓷電容器和鐵氧體磁珠等組成的高性能EMI濾波器，此類濾波器 能夠有效抑制從低頻到高頻很寬頻帶范圍中的EMI噪聲。C2為0.1 uF的電容，進(jìn)一步吸收 差模高頻干擾。C3為50V，1000 uF的電解電容，其能平滑電源輸出紋波，吸收低頻干擾。通 過一系列的EMI處理，系統(tǒng)電源滿足汽車在電子打火或電源跌落強(qiáng)烈干擾下正常工作。
[0075] 所述低功耗處理電路，是為了滿足系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)功能，在系統(tǒng)進(jìn)入低功耗時(shí)，除 了 MCU和相關(guān)喚醒源工作以外，其它所有外圍電路都進(jìn)入掉電狀態(tài)。本設(shè)計(jì)外圍用到了 12V 和5V電源，電壓轉(zhuǎn)換由電壓轉(zhuǎn)換電路完成。所述電壓轉(zhuǎn)換電路由NCV4274、自恢復(fù)二極管 FI、電容C4、C5、C6組成。其中，NCV4274,其是高性能汽車電壓轉(zhuǎn)換芯片LD0,最大輸入電壓 為45V，輸出電流為450mA，靜態(tài)電流極低，在其輸入前，用Fl自恢復(fù)二級(jí)管，這里采用60V 耐壓，0. 5A的自恢復(fù)二級(jí)管，當(dāng)系統(tǒng)主電源電流大于0. 5A時(shí)，F(xiàn)l工作，主電源斷開，保護(hù)下 位機(jī)系統(tǒng)硬件安全，當(dāng)主電源電流小于0. 5A，F(xiàn)1相當(dāng)于導(dǎo)體，電源穩(wěn)定通過FI。12V供電給 AD參考電源電路、液晶顯示模塊、熱管理模塊，5V供電給MCU模塊、整組電壓絕緣性能測(cè)量 模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了低功耗處理電路管理12V和5V供電電路。其中， 12V供電電路管理由MOSEFT管VTl和VT2來完成，當(dāng)VT2的G極為低時(shí)，VT2截止，VTl的S 極和D極都為12V，VTl也截止12V0UT不能輸出電壓給子采集系統(tǒng)；當(dāng)VT2的G極為高時(shí)， VT2導(dǎo)通，VTl的S極為12V，D極為低，這樣VTl導(dǎo)通，12V0UT能輸出電壓，這個(gè)12V電源管 理輸出到子采集系統(tǒng)電源；5V供電電路采用MOSEFT管VT3來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)VT3的G極為低時(shí)， VT3導(dǎo)通，外圍5V電源輸出有效，當(dāng)VT3的G極為高時(shí)，VT3截止，外圍5V電源截止。
[0076] 如圖3、4所示，所述電流檢測(cè)模塊3,包括參考電源電路以及電流檢測(cè)電路。如 圖3所示，所述參考電源電路，是為AD轉(zhuǎn)換模塊提供參考電壓，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換和主電源分開 設(shè)計(jì)，避免主電源波動(dòng)對(duì)AD轉(zhuǎn)換精度的影響，從而提高系統(tǒng)精度。所述參考電源電路采用 TL431B來實(shí)現(xiàn)，TL431B是大電流，穩(wěn)定性好的參考電源，其最大電流能到100mA。經(jīng)過電源 處理后的12V電源經(jīng)過Cll和R13組成的濾波電路，輸入到TL431B的輸入端，通過R14和 R15的匹配，輸出為5V電壓，提供給A/D轉(zhuǎn)換模塊作為參考電壓。如圖4所示，所述電流檢 測(cè)電路，電流傳感器采用DHABS/25,其在汽車級(jí)工作溫度下，采用兩路輸出，第一路輸出測(cè) 量范圍為-100A到+100A，，第二路輸出測(cè)量范圍為-600A到+600A，其輸出為電壓信號(hào)，并 已經(jīng)通過運(yùn)放隔離，這里就設(shè)計(jì)由R80、R81、R82、R83、C48、C49、C50、C51組成4個(gè)RC網(wǎng)絡(luò) 濾波器，分為兩組，DHABS/25兩路輸出信號(hào)分別通過兩組濾波器后和XC2287的A/D1轉(zhuǎn)換 接口相連接。
[0077] 如圖5所示，所述液晶顯示模塊4，包括液晶模塊電源變換以及RS232通信電路。所 采用的液晶為MT6050I，MT6050I所需電源為24V，數(shù)據(jù)接口為RS232,本系統(tǒng)為12V供電系 統(tǒng)，所以要把12V電壓升到24V。液晶模塊電源變換電路設(shè)計(jì)如下：升壓芯片采用GS3362， 經(jīng)過電源管理模塊處理后的12VP電壓輸入到GS3362的輸入端VIN。通過三極管VT5來實(shí) 現(xiàn)其電源開關(guān)，當(dāng)VT5基極輸入有效時(shí)，GS3362工作，從SW端輸出24V電壓，當(dāng)VT5基極輸 入無效時(shí)，GS3662不工作，SW端不輸出24V電壓。和液晶MT6050I接口通信RS232電平轉(zhuǎn) 換采用MAX2232, MCU串口輸出通過MAX2232,就將標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。
[0078] 如圖6所示，所述整組電壓及絕緣性能測(cè)量模塊5,分為總電壓測(cè)量電路和絕緣性 能測(cè)量電路。
[0079] 所述總電壓測(cè)量電路，整個(gè)電池組的電壓最高能達(dá)到600V，對(duì)它的電壓采集有一 定的困難，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為，把整個(gè)采集模塊和MCU系統(tǒng)隔離，這樣就能保證MCU系統(tǒng)的 安全性。由于采集模塊電壓高，而MCU模塊是5V電壓，需要隔離設(shè)計(jì)以保障硬件功能，本設(shè) 計(jì)采用DC/DC隔離MCU模塊電源和采集功能模塊電源。AD轉(zhuǎn)換采用ADS7844, R89和R90組 成分壓網(wǎng)絡(luò)，把600V電壓分成A/D轉(zhuǎn)換輸入的范圍內(nèi)，以便A/D轉(zhuǎn)換采集。A/D采集芯片采 用ADS7844,其是12位的A/D，有10個(gè)通道，采用SPI通信接口輸出A/D采集的值，SPI接 口通過ADUM1401隔離后和主MCU的SPI3通信，實(shí)現(xiàn)采集模塊和主MCU之間的數(shù)據(jù)交換。
[0080] 所述絕緣性測(cè)量是測(cè)量電池組和車輛搭鐵地之間的阻抗，以防止電池組高壓電 漏電，發(fā)生意外，這里采用電阻網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，采用光電耦合器來實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制，由R87、 R88、R91、R92、R93、R94和AG74、R93來實(shí)現(xiàn)。電池組總電壓和搭鐵地之間阻抗和電池組地 和搭鐵地之間阻抗有兩個(gè)變量，采用N27AC38光電耦合器來實(shí)現(xiàn)電阻R87的并入和斷開，以 及N28AG74光電耦合器來實(shí)現(xiàn)R93的并入和斷開，通過ADS7844測(cè)量R91、R92與搭鐵地之 間的電壓，這樣組成兩組方程，得到絕緣性的數(shù)據(jù)，CELL0_EN是控制整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的功耗， 當(dāng)需要測(cè)量時(shí)，CELL0_EN有效，整個(gè)電池組的電壓加入到測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，可以測(cè)量，當(dāng)CELL0_EN 無效時(shí)，斷開整個(gè)電池組電壓，這樣就不消耗被測(cè)電池組電壓，節(jié)約能源。
[0081] 如圖7所示，所述熱管理模塊6,通過一個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇和一個(gè)出風(fēng)風(fēng)扇給電池箱降 溫，通過電阻絲或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液給電池箱加熱。風(fēng)扇、電阻絲和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液控制閥采用相 同的電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。熱管理模塊6由負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路組成。所述驅(qū)動(dòng)電路由智能的功率控制 芯片BTS5235及其外圍電路組成。BTS5235是智能的功率控制芯片，其最大輸入電壓為28V， 有兩路控制輸出，每路輸出最大電流為3. 3A，具有很低的道通電阻，道通時(shí)候?yàn)?0πιΩ，也 有很低的靜態(tài)電流，滿足系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)要求，其控制邏輯兼容TTL電平，并具有輸出功率 反饋電流閉環(huán)檢測(cè)功能，這是滿足OBD診斷的必須功能。MCU的IO 口連接BTS5235的INl和 IN2,對(duì)BTS5235的兩路輸出OUTl和0UT2進(jìn)行控制，OUTl和0UT2連接負(fù)載，當(dāng)INl或者IN2 有效后，BTS5235功率輸出OUTl或0UT2有效，推動(dòng)負(fù)載，當(dāng)INl或者IN2無效后，BTS5235 功率輸出OUTl或0UT2無效，不給負(fù)載加上電壓，負(fù)載不工作。SEN是BTS5235功能控制端， 連接MCU的IO引腳實(shí)現(xiàn)對(duì)BTS5235輸入輸出的控制，當(dāng)SEN為高時(shí)，BTS5235兩個(gè)控制輸入 輸出使能，當(dāng)SEN為低時(shí)，BTS5235兩個(gè)控制輸入輸出禁止，靜態(tài)功耗低；ISl和IS2是負(fù)載 功率反饋電流輸出，其輸出的電流和負(fù)載所消耗的功率成正比，當(dāng)負(fù)載消耗功率高時(shí)，其輸 出大電流，當(dāng)負(fù)載消耗功率小時(shí)，其輸出小電流，本設(shè)計(jì)中通過電阻R12、R12、R18、R19將電 流信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，連接到MCU的AD2的各通道；用來識(shí)別給負(fù)載加載時(shí)候識(shí)別負(fù)載功率 消耗狀態(tài)，MMBZ5V6A是限壓保護(hù)作用，當(dāng)IS上的電壓超過5V時(shí)候，有可能把MCU的A/D輸 入損壞，MMBZ5V6A是在保證A/D的輸入在0-5V的輸入范圍。A/D2的參考電壓采用TL431B 輸出的5V電壓。
[0082] 所述時(shí)鐘模塊7包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路和備用電池切換電路。BMS電池管理系統(tǒng)需要 記錄當(dāng)前電池特性和一些狀態(tài)以及OBD診斷信息，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了時(shí)鐘系統(tǒng)作為系統(tǒng)記錄的 時(shí)間基點(diǎn)，XC2287有時(shí)鐘功能，但本系統(tǒng)有低功耗功能，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入低功耗以后，中央控制 器就關(guān)閉所有外設(shè)電源，只留下喚醒源工作，因此在進(jìn)入低功耗以后，MCU的CPU和震蕩電 路將停止工作，XC2287的時(shí)鐘也停止工作，系統(tǒng)通過MCU的SPI接口擴(kuò)展了時(shí)鐘系統(tǒng)，并結(jié) 合XC2287的復(fù)位電路和硬件看門狗功能，設(shè)計(jì)了后備電池切換功能。
[0083] 所述時(shí)鐘產(chǎn)生電路由時(shí)鐘芯片PCA21125及其外圍電路組成，PCA21125是一款汽 車級(jí)時(shí)鐘和日歷芯片，其典型工作功耗及低，只有0.55 μ A，滿足備用電池系統(tǒng)能量有限的 工作環(huán)境。輸入為32. 768ΗΖ的時(shí)鐘，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器變換成日歷和時(shí)鐘格式。外圍電路包 括〇52、053、晶振、濾波電容054、055、電阻1?58、1?59、1?60。？0421125使能端由]\〇]控制，輸 出端采用SPI接口與MCU的SPI2連接。
[0084] 所述備用電池切換電路，備用電池采用SBAA02P，其是3. 6V和I. 2Ah的理離子電 池，具有工業(yè)級(jí)溫度范圍，電壓高且平穩(wěn)，使用壽命長，它作為汽車電瓶沒有電或低于3. 6V 時(shí)，時(shí)鐘模塊采用的備用電源。電源切換采用SP690A來實(shí)現(xiàn)。SP690是自動(dòng)備用電池切換芯 片并帶有硬件看門狗功能，當(dāng)備用電池和正常電池都有電時(shí)，SP690A輸出為正常電源，這樣 時(shí)鐘模塊就使用車輛蓄電池電源，當(dāng)SP690A輸入正常電源電壓低于備用電池電壓，SP690A 就自動(dòng)切換輸出電壓到備用電池電壓。為了保證系統(tǒng)的高可靠性，設(shè)計(jì)有硬件看門狗功能。 當(dāng)MCU由于干擾或軟件蕩機(jī)，就不給SP690A喂狗，SP690A輸出復(fù)位狀態(tài)就復(fù)位MCU，從而 保證系統(tǒng)的正常工作。為了滿足系統(tǒng)低功耗功能，當(dāng)MCU進(jìn)入低功耗以后，硬件看門狗就不 能起作用。本設(shè)計(jì)采用74HC1來實(shí)現(xiàn)硬件看門狗和低功耗功能。MCU的一個(gè)PffM引腳連接 到SP690A的WDI端，SP690A的RST連接到74HC1的輸入INA端，MCU的DIS_W_D0G連接到 74HC1的輸入INB端。C51連接在輸入的5V電源和備用電池 SBAA02P之間，SP690A的輸出 端連接到PCA21125的VDD進(jìn)行供電，74HC1的輸出端連接到MCU的復(fù)位端。當(dāng)MCU從低功 耗喚醒后，清除DIS_W_D0G為低，這樣，SP690A輸出的RES