主控制模塊基于8051單片機開發。MCU為電池管理系統的核心，通過通訊總線讀取電壓采集與保護電路、電流采集與保護電路和溫度采集保護電路采集到的電池參數，利用內建的電池模型對電池組及每個單體電池的狀態進行評估，在此基礎上依據相應控制、保護策略對外圍設備（如加熱器）給出控制指令，或者給出狀態顯示和報警信號（上位機）。
主控制模塊的開關電源模塊采用朝陽電源公司的M系列電源模塊，該軍用級電源模塊具有高精度、寬工作溫度范圍等優點。電壓采集及保護電路主要完成對電池組內單體電池端電壓和總電壓的檢測，并將檢測數據通過總線傳遞給MCU。當檢測到電池組出現單體過壓、電池組過壓等故障時，控制電路將輸出保護信號給開關管驅動電路，斷開充放電開關管。電壓采集及保護電路具有均衡功能。電壓采集及保護電路接收MCU的指令，對需要電壓均衡的單體電池進行電阻均衡。該電路主要功能模塊包括LINEAR公司的專業電池管理芯片LTC6803I，該芯片通過支持多節電池組電壓測量以及電壓均衡。
電流采集及保護電路主要完成對電池組充放電電流的檢測，并將檢測數據通過總線傳遞給MCU。當檢測到電池組出現短路、過流等故障時，控制電路將輸出保護信號給開關管驅動電路，斷開充放電開關管。電流采集通過主回路模塊高精度、高可靠性錳銅采樣電阻實現。溫度采集及保護電路主要完成對電池組溫度的檢測，并將檢測數據通過總線傳遞給MCU。當檢測到電池組出現過溫、低溫等故障時，控制電路將輸出保護信號給開關管驅動電路，斷開充放電開關管。
溫度采集及保護電路含6個溫度測點，該溫度測點采用數字式溫度計ds18b20，其具有最高12 位分辨率，精度可達±0.5 ℃，檢測溫度范圍為-55°C～+125°C。另外提供2個溫度測點（PT100）由上位機采集。