一種電池組電壓采集系統架構的制作方法

本實用新型涉及動力電池電壓采集領域，尤其涉及一種電池組電壓采集系統架構。

背景技術：

電池管理系統是電動汽車的核心組成部分，其主要用于監控動力電池包內單體電池的電壓和動力電池包的總電壓，因此，對于電池組電壓采集將直接影響電池管理系統的綜合性能。目前對電池組中各個單體電池電壓值的采集一般通電壓采集芯片對單體電池進行電壓采集，并將各電壓采集芯片通過I²C總線按照菊花鏈模式首尾依次連接，位于末端的電壓采集芯片通過I²C總線與高壓隔離模塊的I²C端口連接后，再與電池管理系統中的核心元器件主處理器實現通訊。但這種架構在某個電壓采集芯片的I²C通訊回路的中斷，就會導致整個高壓信息回路的中斷，就會出現靠近斷點之前的電壓信息是無法回傳到隔離模塊及主處理器，會造成整個通訊系統的回路是不正常，電池管理系統無法采集準確的單體電壓，進而影響動力汽車的安全。

技術實現要素：

本實用新型提供一種電池組電壓采集系統架構，解決現有電池組單體電壓采集在電壓采集芯片之間通訊斷開時，無法準確獲取單體電壓，影響動力電池安全的問題，可使高電池管理系統架構布局更合理。

為實現以上目的，本實用新型提供以下技術方案：

一種電池組電壓采集系統架構，所述電池組由一個或多個電池模組串聯組成，所述電池模組由多個單體電池組成，各個所述電池模組由一一對應連接的電壓采集模塊進行電壓采集，包括：第一高壓隔離模塊、第二高壓隔離模塊和主處理器；

各個所述電壓采集模塊依照通過I²C總線按照菊花鏈模式首尾依次連接，位于末端的電壓采集模塊通過I²C總線與所述第一高壓隔離模塊的輸入端連接，位于首端的電壓采集模塊通過I²C總線與所述第二高壓隔離模塊的輸入端連接；

所述主處理器的第一輸入端與所述第一高壓隔離模塊的輸出端相連，所述主處理器的第二輸入端與所述第二高壓隔離模塊的輸出端相連；

所述主處理器通過所述第一高壓隔離模塊和所述第二高壓隔離模塊獲取各個單體電池的電壓。

優選的，所述電壓采集模塊包括：AD模數轉換單元、采集電路、采集芯片；

所述采集電路的輸出端與所述AD模數轉換單元的輸入端相連，所述采集芯片的輸入端與所述AD模數轉換單元的輸出端相連；

所述采集電路用于對所述電池模組的各個單體電池進行單體電壓采集，并將各個單體電壓發送給所述AD模數轉換單元。

優選的，所述采集芯片包括I²C串口，各個所述電池模組對應的采集芯片通過所述I2C串口相連。

優選的，所述電壓采集模塊還包括：電壓均衡模塊；

所述電壓均衡模塊串接在單體電池的兩端，在電池組進行充電時，如果所述電池模組內的單體電池的電壓不一致，所述采集芯片控制所述電壓均衡模塊消耗所述單體電池的功率，以使電池模組內的單體電壓保持一致。

優選的，所述電壓均衡模塊包括：放電電阻和開關元件；

所述放電電阻和所述開關元件串接在單體電池的兩端，所述開關元件的控制端與所述采集芯片的輸出端相連，在電池組充電時，所述采集芯片根據所述單體電壓控制開關元件對相應的單體電池進行功率消耗。

優選的，所述第一高壓隔離模塊和所述第二高壓隔離模塊均為高壓隔離芯片。

優選的，所述主處理器包括：編號獲取單元和讀取控制單元；

所述編號獲取單元用于接收各個所述采集芯片發出的電池模組編號；

所述讀取控制單元根據所述編號判斷是否全部獲得電池組內的各個電池模組對應的所述編號，如是，則所述讀取控制單元通過所述第一高壓隔離模塊獲取各個單體電池的電壓，否則，所述讀取控制單元同時通過所述第一高壓隔離模塊和所述第二隔離模塊獲取各個單體電池的電壓。

本實用新型提供一種電池組電壓采集系統架構，電壓采集模塊采用第一高壓隔離模塊和第二高壓隔離模塊分別對主處理器傳送電池組的單體電壓。解決現有電池組單體電壓采集在電壓采集芯片之間通訊斷開時，無法準確獲取單體電壓，影響動力電池安全的問題，可使高電池管理系統架構布局更合理。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型的具體實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1：是本實用新型提供的一種電池組電壓采集系統架構示意圖；

圖2：是本實用新型提供的一種高壓隔離模塊的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型實施例的方案，下面結合附圖和實施方式對本實用新型實施例作進一步的詳細說明。

針對當前電池組電壓采集中，如果采集芯片間的通訊斷開時，無法準確獲取單體電壓。本實用新型提供一種電池組電壓采集系統架構，電壓采集模塊采用第一高壓隔離模塊和第二高壓隔離模塊分別對主處理器傳送電池組的單體電壓。解決現有電池組單體電壓采集在電壓采集芯片之間通訊斷開時，無法準確獲取單體電壓，影響動力電池安全的問題，可使高電池管理系統架構布局更合理。

如圖1所示，一種電池組電壓采集系統架構，所述電池組由一個或多個電池模組串聯組成，所述電池模組由多個單體電池組成，各個所述電池模組由一一對應連接的電壓采集模塊進行電壓采集，包括：第一高壓隔離模塊、第二高壓隔離模塊和主處理器。各個所述電壓采集模塊依照通過I²C總線按照菊花鏈模式首尾依次連接，位于末端的電壓采集模塊通過I²C總線與所述第一高壓隔離模塊的輸入端連接，位于首端的電壓采集模塊通過I2C總線與所述第二高壓隔離模塊的輸入端連接。所述主處理器的第一輸入端與所述第一高壓隔離模塊的輸出端相連，所述主處理器的第二輸入端與所述第二高壓隔離模塊的輸出端相連。所述主處理器通過所述第一高壓隔離模塊和所述第二高壓隔離模塊獲取各個單體電池的電壓。

具體地，主處理器通過兩路高壓隔離模塊獲取各個單體電池的電壓，如果其中兩個電壓采集模塊間的通訊連接斷開時，主處理器可從首末兩端的電壓采集模塊分別獲取相關單體電池的電壓。如果電壓采集模塊間的通訊連接沒有斷開，則整個通訊回路的信號就會從電池模組m到電池模組m-1一直到第1節電池模組的電壓采集模塊通過第一高壓隔離模塊發送給主處理器。

進一步，所述電壓采集模塊包括：AD模數轉換單元、采集電路、采集芯片。所述采集電路的輸出端與所述AD模數轉換單元的輸入端相連，所述采集芯片的輸入端與所述AD模數轉換單元的輸出端相連。所述采集電路用于對所述電池模組的各個單體電池進行單體電壓采集，并將各個單體電壓發送給所述AD模數轉換單元。

所述采集芯片包括I²C串口，各個所述電池模組對應的采集芯片通過所述I²C串口相連。

所述電壓采集模塊還包括：電壓均衡模塊；所述電壓均衡模塊串接在單體電池的兩端，在電池組進行充電時，如果所述電池模組內的單體電池的電壓不一致，所述采集芯片控制所述電壓均衡模塊消耗所述單體電池的功率，以使電池模組內的單體電壓保持一致。

進一步，所述電壓均衡模塊包括：放電電阻和開關元件；所述放電電阻和所述開關元件串接在單體電池的兩端，所述開關元件的控制端與所述采集芯片的輸出端相連，在電池組充電時，所述采集芯片根據所述單體電壓控制開關元件對相應的單體電池進行功率消耗。

在實際應用中，所述第一高壓隔離模塊和所述第二高壓隔離模塊均為高壓隔離芯片。如圖2所示，由采集芯片輸出的時鐘信號CLK和數據信號SDA分別輸入至高壓隔離芯片的引腳SCL2和引腳SDA2，進行高壓隔離輸出，高壓隔離芯片的引腳SCL1和引腳SDA1分別輸出與時鐘信號和數據信號相對應的時鐘信號給主處理器。

所述主處理器包括：編號獲取單元和讀取控制單元。所述編號獲取單元用于接收各個所述采集芯片發出的電池模組編號。所述讀取控制單元根據所述編號判斷是否全部獲得電池組內的各個電池模組對應的所述編號，如是，則所述讀取控制單元通過所述第一高壓隔離模塊獲取各個單體電池的電壓，否則，所述讀取控制單元同時通過所述第一高壓隔離模塊和所述第二隔離模塊獲取各個單體電池的電壓。

具體地，主處理器獲取單體電壓信息可以從電池模組m到電池模組1自上而下獲取，也可以從電池模組1到電池模組m自下而上獲取。同時，如果在其中兩個電池模組間的通訊斷路后，仍可以從首末兩端的電池模組獲得相應的單體電池的電壓，有效保證了整個單體電壓采集的安全性及可靠性。

可見，本實用新型提供一種電池組電壓采集系統架構，電壓采集模塊采用第一高壓隔離模塊和第二高壓隔離模塊分別對主處理器傳送電池組的單體電壓。解決現有電池組單體電壓采集在電壓采集芯片之間通訊斷開時，無法準確獲取單體電壓，影響動力電池安全的問題，可使高電池管理系統架構布局更合理。

以上依據圖示所示的實施例詳細說明了本實用新型的構造、特征及作用效果，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型不以圖面所示限定實施范圍，凡是依照本實用新型的構想所作的改變，或修改為等同變化的等效實施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應在本實用新型的保護范圍內。