一種基于串聯(lián)電池組的電池組間通訊電路及通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓電池組的串聯(lián)電池組的通訊電路，特別涉及一種基于串聯(lián)電池組的電池組間通訊電路及通訊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在混合電動(dòng)車輛、燃料電池車輛、和電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，通常采用的是電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過高壓電池組提供電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)車輛。
[0003]高壓電池組通常由多個(gè)單體電池單元組成，在高壓電池組的單體電壓測量應(yīng)用過程中，會(huì)遇到高共模電壓下電池單體電壓測量問題。目前通用做法是將高壓電池組分成幾個(gè)或幾十個(gè)小的子單元，每一個(gè)子單元使用專用電池單體電壓測量芯片來測量(比如LTC6803)。每一個(gè)子單元都需要跟其它子單元及電池組管理主控制器通訊以交換信息。由于子單元與子單元之間有電位差，所以通訊時(shí)需要采用隔離通訊方式，比如目前常見的隔離Can通訊，隔離SPI通訊，隔離RS232通訊等。這些通訊方式中都需要隔離元器件，比如光耦、磁耦、隔離變壓器等。由于這些隔離元器件價(jià)格都較貴，造成單體電壓測量控制器成本較高。
[0004]圖1示出了在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的電池組單體電壓測量應(yīng)用中，常見的隔離CAN通訊方式結(jié)構(gòu)。如圖1所示，此方案中，每個(gè)子單元包括多個(gè)串聯(lián)的電池。每個(gè)子單元包括單獨(dú)的電池專用單體電壓測量芯片用于連接到串聯(lián)電池組進(jìn)行電池電壓的測量。當(dāng)每個(gè)電池專用單體電壓測量芯片測量完單體電壓后，將電壓數(shù)據(jù)傳送給各自的MCU，MCU通過各自的隔離器件將數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN收發(fā)器，然后將輸入發(fā)送至CAN總線，完成子單元與子單元之間的信息交互。此結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)子單元均輸出一路隔離CAN，然后通過CAN總線互相交互信息。然而，上述這種方案中每個(gè)單體電池組都需要隔離元器件，由于這些隔離元器件價(jià)格都較貴，造成單體電壓測量控制器成本較高。而且，隔離CAN通訊方式必需要借助隔離器件才可以滿足要求，否則就會(huì)因?yàn)樽訂卧g的電勢差將CAN收發(fā)器損壞甚至損壞整個(gè)系統(tǒng)。由于隔離器件價(jià)格很貴，就造成了系統(tǒng)總成本過高，不利于大批量使用。
[0005]因此，有必要提供一種更具成本效應(yīng)且能提供更佳的高壓電池組的單體電壓測量的電路及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上面所提到的問題，提供了一種基于串聯(lián)電池組的電池組間通訊電路，所述電路包括第一子單元和第二子單元，以及第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管、第一調(diào)節(jié)電阻和第二調(diào)節(jié)電阻，其中:所述第一開關(guān)器件通過對所述第一子單元中的串聯(lián)電池組進(jìn)行測量后輸出的信號(hào)來控制其開關(guān)，所述第二開關(guān)器件通過對所述第二子單元中的串聯(lián)電池組進(jìn)行測量后輸出的信號(hào)來控制其開關(guān)，所述第一穩(wěn)壓管、第一調(diào)節(jié)電阻和所述第二開關(guān)器件依次串聯(lián)連接在高電平和低電平之間，所述第二開關(guān)器件、第二調(diào)節(jié)電阻和所述第二穩(wěn)壓管依次串聯(lián)連接在所述高電平和低電平之間；所述第一開關(guān)器件的輸出信號(hào)經(jīng)過第二調(diào)節(jié)電阻輸入到所述第二子單元中，所述第二開關(guān)器件的輸出信號(hào)經(jīng)過第一調(diào)節(jié)電阻輸入到所述第一子單元中。
[0007]優(yōu)選地，所述第一子單元還包括第一微控制器，通過所述第一微控制器的輸出信號(hào)來控制所述第一開關(guān)器件的開關(guān)。
[0008]優(yōu)選地，所述第二子單元還包括第二微控制器，通過所述第二微控制器的輸出信號(hào)來控制所述第一開關(guān)器件的開關(guān)。
[0009]優(yōu)選地，所述第一微控制器的輸入1 口上配置連接有將其連接至高電平的上拉電阻。
[0010]優(yōu)選地，所述第二微控制器的輸入1 口上配置連接有將其連接至低電平的下拉電阻。
[0011]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件是PMOS或PNP三極管，所述第二開關(guān)器件是NMOS或者
NPN三極管。
[0012]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件是恒流源。
[0013]優(yōu)選地，當(dāng)控制所述第一微控制器的輸出1的電平變化時(shí)，所述第二微控制器的輸入端口電平跟隨其電平的變化而變化，當(dāng)控制所述第二微控制器的輸出1的電平變化時(shí)，所述第一微控制器的輸入端口電平跟隨其電平的變化而變化。
[0014]優(yōu)選地，所述上拉電阻配置在所述第一微控制器內(nèi)部。
[0015]優(yōu)選地，所述下拉電阻配置在所述第二微控制器內(nèi)部。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高壓電池組單體電壓測量系統(tǒng)中的各個(gè)子單元實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)中的所有子單元之間的雙向菊花鏈?zhǔn)酵ㄓ?。根?jù)本發(fā)明的通訊方式，當(dāng)所有的單體測量單元都按照這種通訊方式連成一串后。這樣數(shù)據(jù)就可以通過相鄰單體測量單元互相通訊，將數(shù)據(jù)一級(jí)一級(jí)傳遞出去，相比于現(xiàn)有技術(shù)更加快捷，成本更低。
[0017]應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。
【附圖說明】
[0018]參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中:
[0019]圖1示出了在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的電池組單體電壓測量應(yīng)用中的隔離CAN通訊方式結(jié)構(gòu)。
[0020]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的菊花鏈?zhǔn)礁邏弘姵亟M單體電池電壓測量電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3示意性地示出了第二子單元中的第二微控制器的輸入1端口電平跟隨第一子單元的第一微控制器的輸出1 口變化的電壓時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]通過參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過不同形式來對其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。
[0023]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0024]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的菊花鏈?zhǔn)礁邏弘姵亟M單體電池電壓測量電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在根據(jù)本發(fā)明的菊花鏈?zhǔn)礁邏弘姵亟M單體電池電壓測量電路中包括第一子單元110和第二子單元120，具體地，第一子單元110包括多個(gè)串聯(lián)的電池構(gòu)成的第一串聯(lián)電池組111，用于測量第一串聯(lián)電池組111的第一電池電壓測量專用芯片112，第一電池電壓測量專用芯片112測量得到的數(shù)據(jù)輸出到第一微控制器113。第一子單元110還包括第一穩(wěn)壓器114，用于為第一電池電壓測量專用芯片112、第一微控制器113及其他元器件提供穩(wěn)定的電壓輸入，例如5V。
[0025]類似地，第二子單元120包括多個(gè)串聯(lián)的電池構(gòu)成的第二串聯(lián)電池組121，用于測量第二串聯(lián)電池組121的第二電池電壓測量專用芯片122，第二電池電壓測量專用芯片122測量得到的數(shù)據(jù)輸出到第二微控制器123。第二子單元120還包括第二穩(wěn)壓器124，用于為第二電池電壓測量專用芯片122、第二微控制器123及其他元器件提供穩(wěn)定的電壓輸入，例如5Vo
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一子單元110和第二子單元120中串聯(lián)電池組的電池串聯(lián)數(shù)量為12節(jié)。對于鋰電池來說，12節(jié)串聯(lián)電池的總電壓在18V至60V之間。即V2點(diǎn)的電平高于Vl點(diǎn)的電平18V至60V，V4點(diǎn)的電平高于V3點(diǎn)的電平18V至60V。V3點(diǎn)的電平大于等于V2點(diǎn)的電平。第一子單元110中地電平GNDl高于第二子單元120中的地電平 GND2。
[0027]第一電池電壓測量專用芯片112和第二電池電壓測量專用芯片122分別各自輸出的測量信號(hào)可以通過總線(例如SP1、RS232、I2C等)傳輸給各自的微控制器，即第一微控制器113和第二微控制器123。例如，當(dāng)電壓測量專用芯片測量到電池電壓為3000mV，就通過總線給微控制器發(fā)送了一個(gè)數(shù)值為3000的數(shù)據(jù)。微控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)是二進(jìn)制方式，即101110111000b。微控制器可以將這串二進(jìn)制中的I定義為高電平，O定義為低電平。則這串二進(jìn)制就轉(zhuǎn)換成了高電平、低電平、高電平、高電平、高電平、低電平、高電平、高電平、高電平、低電平、低電平、低電平。微控制器按照固定時(shí)間間隔，控制其1 口輸出這串高低電平序列。就實(shí)現(xiàn)了上一級(jí)的測量芯片輸出的測量信號(hào)通過微控制器的1進(jìn)行輸出。
[0028]第一微控制器113和第二微控制器123可以通過內(nèi)部寫入的控制程序來進(jìn)行控制，當(dāng)程序執(zhí)行到對應(yīng)代碼時(shí)，可以控制其微控制器的1輸出高或低電平。例如，微控制器的1 口設(shè)置有對應(yīng)的寄存器，通過往寄存器里面寫數(shù)字0，1 口就輸出低電平；寫數(shù)字1，1 口就輸出高電平。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在第一子單元110的第一微控制器113的輸入1 口上配置連接有上拉電阻R3，用于通過上拉電阻R3將第一微控制器113的輸入1口的輸入電壓鉗位在高電平，即第一穩(wěn)壓器124的輸出高電平電壓。由于第一微控制器113的輸入1 口是以高、低電平來判斷是否有信號(hào)變化的，上拉電阻R3可以確保將不確定的信號(hào)通過電阻鉗位在高電平，以保證輸入1 口管腳檢測信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?？蛇x地，若第一微控制器113內(nèi)部支持配置上拉電阻，則可以省去此電阻R4。
[0030]同理地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在第二子單元120的第二微控制器123的輸入1 口上配置連接有下拉電阻R4，用于通過下拉電阻R4將第二微控制器123的輸入1 口的輸入電壓鉗位在低電平，即GND。由于第二微控制器123的輸入1 口是以高、低電平來判斷是否有信號(hào)變化的，下拉電阻R4可以確保將不確定的信號(hào)通過電阻鉗位在低電平，以保證輸入1 口管腳檢測信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。可選地，若第二微控制器114內(nèi)部支持配置下拉電阻，則可以省去此下拉電阻R4。
[0031]第一子單元110還包括第一開關(guān)器件116，這里以PMOS開關(guān)器件116為例。第一微控制器113的輸出1 口與PMOS開關(guān)器件116的柵極(G)相連，繼而可以通過控制第一微控制器113的輸出1 口的高低電平來控制PMOS