CN211223102U - 电池管理系统双向唤醒电路、电池管理系统及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池管理系统技术领域，公开了一种电池管理系统双向唤醒电路、电池管理系统以及电动车辆。双向唤醒电路包括主板和N个从板，还包括N个信号传递电路；N个所述从板通过菊花链电路顺序连接，从板与从板之间以及第N个从板与所述主板之间通过所述信号传递电路传递检测信号。本实用新型即能够通过主板唤醒从板，又能够通过从板唤醒主板，在主板休眠状态下，从板能够周期性自动唤醒，由从板直接进行电池状态信息采集和判断，单体采集方便灵活；从板判断电池状态异常时才唤醒主板，降低了整个电池管理系统的耗电量；主板休眠时从板仍能监测电池状态并及时处理，避免主板休眠时出现热失控现象，提高了电池系统安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理系统技术领域，具体而言，涉及一种电池管理系统双向唤醒电路、一种电池管理系统以及一种电动车辆。
背景技术
电池是电动汽车的关键部件之一，电池管理系统BMS(Battery ManagementSystem)在正常工作状态时能够监测电池包的温度、电压、电流等信息，在电池包发生热失控时及时报警和处理，并将报警信息传递给整车控制器VCU(Vehicle control unit)，避免电池自然或爆炸。
当BMS处于休眠状态时，无法监测电池包的相关信息，需要将BMS唤醒才能进行监测。图1是现有技术的BMS唤醒方式的示意图，如图1所示，BMS包括主板BCU和从板CMC，BMS主板唤醒方式有两种：一种是通过发动机点火信号KL15连接到BMS主板的电源芯片，当KL15信号为高电平时BMS主板被唤醒，当软件发出休眠指令时BMS进入休眠状态；另一种是通过整车控制器CAN信号的CANH和CANL分别连接到BMS主板电源芯片的两个引脚，当CAN传输唤醒指令时BMS主板被唤醒，当整车控制器VCU发出休眠指令时BMS进入休眠。现有的BMS唤醒方式都是主板唤醒从板，即主板BCU发出唤醒信号，从板CMC接收信号后开始进行数据采集，主板BCU发出休眠指令，从板CMC接收指令后进入休眠，此时从板CMC无法采集电池包的电压、电流、温度等信息。
现有的BMS唤醒方式为单向，只能主板BCU唤醒从板CMC，具有以下缺陷：在BMS休眠时如果要进行数据采集，必须先唤醒主板BCU才能发送信息采集指令，信息采集步骤冗余；不能直接通过从板CMC控制数据采集，无法监测BMS休眠时的电池包状态，不能及时处理热失控；主板BCU唤醒会消耗整车蓄电池电能，导致蓄电池亏电。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电池管理系统双向唤醒电路，以克服上述的单向唤醒方式的缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种电池管理系统双向唤醒电路，包括主板和N个从板，还包括N个信号传递电路；N个所述从板通过菊花链电路顺序连接，从板与从板之间以及第N个从板与所述主板之间通过所述信号传递电路传递检测信号；其中，N为正整数。
进一步地，所述信号传递电路包括光电耦合器和限流电阻，所述光电耦合器的输入端与所述限流电阻连接。
进一步地，所述信号传递电路还包括旁路电容，所述旁路电容的一端与所述光电耦合器的输入端和所述限流电阻连接，所述旁路电容的另一端接地。
进一步地，所述主板包括微控制器、电源芯片和隔离网络收发器，所述电源芯片为所述微控制器供电，所述微控制器通过所述隔离网络收发器与所述菊花链电路连接。
进一步地，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的限流电阻与第N个从板的信号输出端连接，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的光电耦合器的输出端与所述电源芯片和所述微控制器的通用输入输出接口连接。
进一步地，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的光电耦合器和电源芯片由蓄电池供电。
进一步地，第一个从板与第二个从板之间的信号传递电路的限流电阻与所述微控制器的通用输入输出接口连接，第一个从板与第二个从板之间的信号传递电路的光电耦合器的输出端与第一个从板的信号输入端连接。
进一步地，在所述主板休眠状态下，所述从板能够通过程序指令周期性自动唤醒。
本实用新型第二方面提供一种电池管理系统，包括上述的电池管理系统双向唤醒电路。
本实用新型第三方面提供一种电动车辆，包括上述的电池管理系统。
本实用新型实施方式提供的双向唤醒电路不仅能够通过主板唤醒从板，而且能够通过从板唤醒主板。在主板休眠状态下，从板能够周期性自动唤醒，由从板直接进行电池状态信息采集和判断，方便采集各单体电池的状态，采集方式灵活；从板判断电池状态异常时才唤醒主板，降低了整个电池管理系统的耗电量；主板休眠时从板仍能监测电池状态并及时处理，避免主板休眠时出现热失控现象，提高了电池系统安全性。
本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：
图1是现有技术的BMS唤醒方式的示意图；
图2是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的结构框图；
图3是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的主板唤醒从板电路原理框图；
图4是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的从板唤醒主板电路原理框图；
图5是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的信号传递电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
图2是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的结构框图；图3是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的主板唤醒从板电路原理框图；图4是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的从板唤醒主板电路原理框图。
如图2所示，本实用新型实施方式提供一种电池管理系统BMS双向唤醒电路，包括主板BCU和N(N为正整数)个从板CMC，还包括N个信号传递电路。N个从板(CMC#1至CMC#N)之间通过菊花链电路顺序连接，所述从板之间(例如，CMC#1与CMC#2之间，CMC#2与CMC#3之间…CMC#N-1与CMC#N之间)以及第N个从板与所述主板之间(CMC#N与BCU之间)通过所述信号传递电路传递检测信号(fault信号)。
如图3所示，所述主板BCU包括微控制器MCU、电源芯片SBC和隔离网络收发器MC33664，通过所述电源芯片SBC为所述微控制器MCU供电，所述微控制器MCU通过隔离网络收发器MC33664与菊花链电路连接。电源芯片SBC接收整车控制器CAN信号或者KL15信号进入工作模式，MCU上电，MCU通过SPI通讯方式发送唤醒指令，通过隔离网络收发器MC33664将SPI信号转换为菊花链信号，菊花链信号在CMC之间逐级传递，依次唤醒CMC，实现主板唤醒从板的功能。
为了便于描述，定义第一个从板与第二个从板(CMC#1与CMC#2)之间的信号传递电路为第一信号传递电路，第二个从板与第三个从板(CMC#2与CMC#3)之间的信号传递电路为第二信号传递电路，以此类推，第N个从板与主板(CMC#N与BCU)之间的信号传递电路为第N信号传递电路。图5是本实用新型一种实施方式提供的BMS双向唤醒电路的信号传递电路的电路图，图5所示电路图为第N个从板与主板之间(CMC#N与BCU之间)的信号传递电路图，即第N信号传递电路。所述信号传递电路包括光电耦合器、限流电阻R1和旁路电容C1，所述光电耦合器的输入端与所述限流电阻R1连接，所述旁路电容C1的一端与所述光电耦合器的输入端和所述限流电阻R1连接，所述旁路电容C1的另一端接地。光电耦合器起到电压隔离的作用，避免高压引入低压系统，其原理是输入高电平信号，使内部的发光二极管发光，三极管感光导通，将高电平信号传输到低压端。旁路电容C1起到滤除杂波的作用，进一步提高信号稳定性。
参照图4和图5(图4中未表示出信号传递电路的限流电阻R1和旁路电容C1)，第N信号传递电路的限流电阻R1与第N从板CMC#N的信号输出端(Fault_out)连接，第N信号传递电路的光电耦合器的输出端与电源芯片SBC(Fault_in)连接且与微控制器MCU的通用输入输出接口GPIO连接。由于从板CMC由电池模组供电，通过软件程序指令控制主动前端AFE整流单元实现周期性自动唤醒从板CMC。例如MC33771电池控制器可以通过软件设置，每隔0.1s、0.2s、1.0s、2.0s、4.0s或8.0s自动唤醒从板CMC。当从板检测到电芯状态异常时，从板发出fault信号，fault信号通过光电耦合器在从板之间进行传递。从板的GPIO口收到fault信号后，通过FAULT口发出fault信号，将fault信号传递给下一个从板，直到最后一个从板的FAULT口点亮光电耦合器内部的发光二极管，导通光电耦合器内部的三极管。与最后一个从板FAULT口连接的光电耦合器内部的三极管由12V蓄电池供电，使fault信号能够传递至MCU和电源芯片SBC。电源芯片SBC由12V蓄电池供电，Fault信号传递至SBC，唤醒SBC进入工作模式，SBC向MCU提供电源，唤醒MCU，实现从板唤醒主板的功能。第N信号传递电路的光电耦合器和电源芯片由蓄电池供电，可提高电路的抗扰度，避免误报。
第一信号传递电路的限流电阻R1与微控制器MCU的通用输入输出接口GPIO连接，第一信号传递电路的光电耦合器的输出端与第一个从板CMC#1的信号输入端(Fault_in)连接。第一信号传递电路作为fault信号自检电路，在BMS休眠之前，MCU的GPIO口发送高电平信号给光电耦合器，高电平信号作为fault信号输入第一个从板CMC#1，fault信号在各从板(CMC#1至CMC#N)之间顺序传递，若MCU能够接收到返回的fault信号，则说明各信号传递电路正常，若MCU不能接收到返回的fault信号，则说明各信号传递电路中有失效的节点。fault信号自检电路，能够保证从板唤醒主板的功能正常执行。
本实用新型实施方式提供的BMS双向唤醒电路的工作原理为：BMS休眠时，主板BCU不工作，主动前端AFE通过软件设置周期性自动唤醒从板CMC，从板CMC进行电池状态信息采集和判断，若CMC检测到电池状态异常(电池电芯的电压、电流、温度值超过设定的阈值)，AFE的fault信号变为高电平，fault信号通过光电耦合器逐级传递。最后Fault信号同时传递至电源芯片SBC和MCU的一个GPIO口，MCU被唤醒后通过检测该GPIO口的高低电平，确认是否由fault信号唤醒；若是，则MCU执行相应程序，命令从板CMC重新采集电池状态信息，重新采集的电池状态信息通过菊花链传递至MCU，MCU对电池状态信息进行分析、处理；若MCU判断电池状态信息正常，fault信号误报，则MCU回到休眠状态，等待下一次唤醒。本实施方式利用AFE的fault信号作为电源芯片的唤醒信号，实现从板唤醒主板的工作方式。主板具有Fault信号接收确认功能，即fault信号在传递到电源芯片的同时也传递至MCU的GPIO口，MCU通过检测确认是否由fault信号唤醒，与CAN信号唤醒和KL15信号唤醒进行区别。
所述信号传递电路的参数选取为：光电耦合器需要承受电池模组的电压，选取光电耦合器耐受电压为模组电压的1.2-1.5倍。限流电阻R1优选阻值为330Ω、功率为0.1W的电阻。旁路电容C1优选47nF、耐压100V的电容。
本实用新型实施方式还提供一种电池管理系统，包括上述的电池管理系统双向唤醒电路。
本实用新型实施方式还提供一种电动车辆，包括上述的电池管理系统。
以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电池管理系统双向唤醒电路，包括主板和N个从板，其特征在于，还包括N个信号传递电路；
N个所述从板通过菊花链电路顺序连接，从板与从板之间以及第N个从板与所述主板之间通过所述信号传递电路传递检测信号；
其中，N为正整数。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，所述信号传递电路包括光电耦合器和限流电阻，所述光电耦合器的输入端与所述限流电阻连接。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，所述信号传递电路还包括旁路电容，所述旁路电容的一端与所述光电耦合器的输入端和所述限流电阻连接，所述旁路电容的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，所述主板包括微控制器、电源芯片和隔离网络收发器，所述电源芯片为所述微控制器供电，所述微控制器通过所述隔离网络收发器与所述菊花链电路连接。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的限流电阻与第N个从板的信号输出端连接，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的光电耦合器的输出端与所述电源芯片和所述微控制器的通用输入输出接口连接。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，第N个从板与所述主板之间的信号传递电路的光电耦合器和电源芯片由蓄电池供电。
7.根据权利要求4所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，第一个从板与第二个从板之间的信号传递电路的限流电阻与所述微控制器的通用输入输出接口连接，第一个从板与第二个从板之间的信号传递电路的光电耦合器的输出端与第一个从板的信号输入端连接。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统双向唤醒电路，其特征在于，在所述主板休眠状态下，所述从板能够通过程序指令周期性自动唤醒。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电池管理系统双向唤醒电路。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的电池管理系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No.8899 Xincheng Avenue, Jintan District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: SVOLT Energy Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 213000 168 Huacheng Road, Jintan District, Changzhou, Jiangsu Patentee before: SVOLT Energy Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CP03 | Change of name, title or address |