CN107565077B - 一种电池包通信电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路领域，提供了一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路。本发明实施例提供的一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路；通信转换电路与多个相互串联的电池包连接，在工作状态下时，切换与控制单元连接的电池包，可以实现各个电池包与控制单元的分别通信，且控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输，不仅节省了控制单元的引脚，还使得通信电路整体连接方式更加简洁，解决了现有技术中的电池包通信电路，对控制芯片数量需求较大，或对控制芯片的引脚数量需求较大，不利于成本控制，同时，过多的引脚连接导致通信电路连接也过于复杂的问题。

Description

一种电池包通信电路

技术领域

本发明属于电路领域，尤其涉及一种电池包通信电路。

背景技术

电池包作为一种当下应用越来越普遍的电源产品，为了保证其工作效果，在实际应用中，往往需要设置电池管理系统对电池包进行监控、管理。

在现有技术中，为了对电池包进行监控、管理，电池包需要连接控制芯片并与之进行信号传输，且在电池包与控制芯片之间，需要建立通信电路。在实际应用中，电池包往往为较多个，那么将各个电池包分别与控制芯片连接，单个电池包对应控制芯片的某一对应的引脚，以实现各个电池包与控制芯片的分别通信。但是这种通信模式下，由于电池包有多个，整个通信电路的连接线路太过繁杂；并且同时对控制芯片的引脚的数量需求也较大，不利于成本控制。或者一个电池包对应一个控制芯片进行通信，多个电池包对应多个控制芯片，该种方案的所需的控制芯片的成本将大大增加。

发明内容

本发明实施例提供一种电池包通信电路，旨在解决现有技术中的电池包通信电路，对控制芯片数量需求较大，或对控制芯片的引脚数量需求较大，不利于成本控制，同时，过多的引脚连接导致通信电路连接也过于复杂的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电池包通信电路，包括：

控制单元；

通信转换电路，所述通信转换电路可与至少两个电池包通信连接，并可切换与所述控制单元进行通信的电池包，所述通信转换电路分别与每一个电池包的通信接口连接，并与所述控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输。

本发明实施例提供的一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路；通信转换电路与多个相互串联的电池包连接，在工作状态下时，切换与控制单元连接的电池包，可以实现各个电池包与控制单元的分别通信，且控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输，不仅节省了控制单元的引脚，还使得通信电路整体连接方式更加简洁，解决了现有技术中的电池包通信电路，对控制芯片数量需求较大，或对控制芯片的引脚数量需求较大，不利于成本控制，同时，过多的引脚连接导致通信电路连接也过于复杂的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电池包通信电路；

图2是本发明实施例二提供的一种控制单元；

图3是本发明实施例二提供的一种电池包通信电路；

图4是本发明实施例提供的图2和图3电路的通信状态表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本发明实施例提供的一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路，通信转换电路与多个电池包分别连接，并与控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输，减少了控制单元数量，或减少了控制单元的引脚，节约了电路成本。

实施例一：

如图1所示为本发明实施例一提供的一种电池包通信电路10，包括：

控制单元11和通信转换电路12。

在本发明实施例中，电池包通信电路10应用于在两个及两个以上的电池包需要分别与控制单元11建立通信的情形下。在本发明实施例中，控制单元11可以为具有多个连接端口的单片机等，其可与通信转换电路12连接，通信转换电路12再分别与两个及两个以上的电池包连接。在本发明实施例中，控制单元11与通信转换电路之间通过单组输入输出口连接，进行电池包与控制单元11之间的信号传输；且为了实现电池包与控制单元11分别进行通信，通信转换电路用于切换与控制单元11进行通信的电池包。

本发明实施例提供的一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路；通信转换电路与多个相互串联的电池包连接，在工作状态下时，切换与控制单元连接的电池包，可以实现各个电池包与控制单元的分别通信，且控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输，不仅节省了控制单元的引脚，还使得通信电路整体连接方式更加简洁，解决了现有技术中的电池包通信电路，对控制芯片数量需求较大，或对控制芯片的引脚数量需求较大，不利于成本控制，同时，过多的引脚连接导致通信电路连接也过于复杂的问题。

实施例二：

在本发明实施例中，各个电池包与通信转换电路12间通过单根信号线进行信号传输，在保证了信号传输可实现的基础上，不仅节省了不必要的信号线成本，还使得电池包通信电路整体连接更加的简洁。在本发明实施例中，上述的控制单元11与通信转换电路12之间的单组输入输出口为UART模块，或者为控制单元11的两个I/O端口等。

在本发明实施例中，通信转换电路12包括至少两个收发转换单元，其中收发转换单元与电池包一一对应，当某一电池包与控制单元11之间需要进行信号传输时，其对应的收发转换单元会受控于来自电池包或控制单元的信号而进行工作。

在本发明实施例中，通信转换电路12还包括若干与控制单元11相连的使能控制端，以进行电池包的通信切换控制。具体的，使能控制端的电平设置方式，与电路的状态配合，可以使得某一电池包与控制单元11处于信号传输状态，而另外的电池包对应的收发单元截止。

在本发明实施例中，各个电池包之间为串联关系，其包括低压侧电池包与高压侧电池包；其中，与控制单元11共地的电池包为低压侧电池包，其余与低压侧电池包串联的电池包均为高压侧电池包。

在本发明实施例中，高压侧电池包输出的电压超过了控制单元11所能承受的电压值，因此高压侧电池包所对应的收发转换单元上设置有电压转换模块，其用于将高压侧电池包输出的电压信号转换为控制单元11可接受的信号。

在本发明的一个实施例中，低压侧电池包对应的收发转换单元包括第一电平翻转模块和第二电平翻转模块。

其中，第一电平翻转模块应至少包括：用于进行电平翻转的第一开关管，其控制端与11控制单元的输出口以及一使能控制端连接，其另外两端中，一端接地，一端上拉，其中上拉的一端连接至低压侧电池包的通信接口。第二电平翻转模块应至少包括：第二开关管，第二开关管的控制端连接至低压侧电池包的通信接口，其另外两端中，一端接地，另一端连接至控制单元11的输入口。

在本发明实施例中，高压侧电池包对应的收发转换单元包括：受控于控制单元11的输出口以及一使能控制端的第三开关模块以及控制端受控于第三开关模块的第四开关模块，且第四开关模块的另外两端中，一端接地与高压侧电池包共地，一端连接至高压侧电池包的通信接口。

在本发明实施例中，高压侧电池包对应的收发转换单元还包括：将高压侧电池包的总电压转换为其对应的收发转换单元可承受的电压的电源降压模块，将高压侧电池包的通信信号转换为控制单元11可接受的信号的降压模块，以及控制端连接至高压侧电池包的通信接口、实现电平翻转的第五开关管，上述第五开关管的另外两端中，一端连接至电源降压模块，另一端连接至信号降压模块。

如图2和3所示为本发明实施例提供的一种控制单元和电池包通信电路，我们以两个电池包的情况为例进行举例说明。

如图2所示，电池包1为高压侧电池包，而电池包2为低压侧电池包。

上述的第一开关管为NPN型三极管Q9，其基极连接控制单元11的输出端MCU-TX-DATA和使能控制端MCU-TX-EN1，集电极连接电池包2的通信接口COMM2，发射极接地。第二开关模块为NPN型三极管Q22，其基极连接电池包2的通信接口COMM2，集电极连接控制单元11的输入端MCU-RX-DATA，发射极接地。

在本发明实施例中，第三开关模块包括NPN型三极管Q25，其基极连接控制单元11的输出端MCU-TX-DATA和使能控制端MCU-TX-EN2，集电极连接三极管Q24的基极，发射极接地。第四开关模块为PNP型三极管Q24，其基极连接三极管Q25的集电极，发射极连接电池包1的通信接口COMM1，集电极接高压侧电池包的地。电源降压模块包括电阻R125、R126及R127，其中R125、R126及R127依次串联之后连接到电池包的高压端和三极管Q21的发射极之间。第五开关管为PNP型三极管Q21，其基极连接电池包1的通信接口COMM1，集电极连接信号降压模块，发射极连接电源降压模块。

以下结合图2和3所示的控制单元和电池包通信电路以及图4所示的通信状态表，举例对本发明提供方案的工作原理进行说明：

在本发明实施例中，电路开始工作时，电池包需要首先被唤醒，然后向控制单元11输出一或高或低系列电平组成的通信信号，由控制单元11作出应答，即控制单元输出一个或高或低系列电平组成的通信信号，由电池包接收，然后，切换与控制单元11进行通信的电池包，通常，切换与控制单元11进行通信的电池包需要一个分配时间，例如，设置为1秒等。

如图4所示的状态1下，电路刚启动时，使能控制端MCU-TX-EN1和使能控制端MCU-TX-EN2都配置为悬空状态，此时MCU-TX-DATA输出一个电压的下降沿，则电池包通信接口COMM1和COMM2都会输入一个电压的上升沿，电池包1和2被同时唤醒。那么电路进入状态2。

在状态2下，电池包2与控制单元11之间进行信号传输，则使能控制端MCU-TX-EN2悬空，结合输出端MCU-TX-DATA输出高电平，电池包1对应的收发转换单元截止，为了得到电池包通信接口COMM2的输入，使能控制端MCU-TX-EN1配置为低电平，使三极管Q9的基极始终保持为低电平，因此三极管Q9截止，此时来自COMM2的信号可以传输到Q22；使能控制单元11的输出端MCU-TX-DATA输出高电平，Q25导通，进而Q24导通，进而Q21导通，进而使控制单元11的输入端MCU_RX_DATA有了上拉电压(来自Z2的电压)，有了上拉电压，来自COMM2的通信信号就可以控制Q22,进而传输信号给控制制单元11。

收到来自电池包2的通信信号后，会进入状态3，状态3的作用是应答电池包2。

在状态3下，使能控制端MCU-TX-EN1配置为悬空，使能控制端MCU-TX-EN2配置为低电平，由控制单元11的输出端MCU-TX-DATA输出高低高低电平组成的信号电压，当发出低电平时，则三极管Q9基极为低电平，三极管Q9截止，电池包通信接口COMM2接收到高电平，当发出高电平时，则三极管Q9基极为高电平，三极管Q9导通，电池包通信接口COMM2接收到低电平。电池包会通过COMM2口接收到高低高低电平组的信号电平，完成接收通信。

状态3的功能就是向电池包发送应答数据，发送完数据后，又回到状态2。

当时间到了分配给电池包2的时间后(该例中，定为1秒)，进入状态4，状态4为分配给电池1的接收状态。状态5为分配给电池包1的发送状态。

处于状态4时，若收到电池包1发来的通信数据，则进入状态5，状态5的目的是向电池1发送应答数据，发送完成后，又会回到状态4。

当分配给电池包1的时间(1秒)结束后，又回状态2，如此循环。

当电池包2与控制单元11进行信号传输之后，经过一个分配时间之后，切换为状态4，由电池包1与控制单元11进行信号传输。

在状态4下，电池包1与控制单元11之间进行信号传输，则使能控制端MCU-TX-EN1悬空，结合使能控制单元11的输出端MCU-TX-DATA输出高电平，电池包2对应的收发转换单元截止，为了得到电池包通信接口COMM1的输入，使能控制端MCU-TX-EN2配置为低电平，，三极管Q25的基极为低电平，三极管Q25截止，将Q24基极的电平悬空，，因此三极管Q24截止，集电极为电池包1的地，电池包通信接口COMM1这里的电平取决于电池(包)1发送出来的电平。电池包1发送出来的电平控制三极管Q21的基极，进而控制三极管Q21的导通或截止，再经R58和R53的分压，将通信信号传输给控制单元11。

状态5，使能控制端MCU-TX-EN1配置为低电平，使能控制端MCU-TX-EN2配置为悬空，由控制单元11的输出端MCU-TX-DATA输出或高或低系列电平组成的电平信号，当输出低电平时，三极管Q25的基极为低电平，三极管Q25截止，三极管Q24截止；三极管Q21发射极的电压为电池包的总电压经电阻R125、R126和R127分压之后的值，高于其基极电压，三极管Q21导通，其基极电压被拉为高，电池包通信接口COMM1接收到高电平；当发送高电平时，Q25导通，进而Q24导通，所以COMM1的电压被拉到电池包1的地，所以这时电池包接收到低电平。

本发明实施例提供的一种电池包通信电路，包括控制单元和通信转换电路；通信转换电路与多个相互串联的电池包连接，在工作状态下时，切换与控制单元连接的电池包，可以实现各个电池包与控制单元的分别通信，且控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输，不仅节省了控制单元的数量或引脚，还使得通信电路整体连接方式更加简洁，解决了现有技术中的电池包通信电路，对控制芯片数量需求较大，或对控制芯片的引脚数量需求较大，不利于成本控制，同时，过多的引脚连接导致通信电路连接也过于复杂的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电池包通信电路，其特征在于，包括：

控制单元；

通信转换电路，所述通信转换电路可与至少两个电池包通信连接，并可切换与所述控制单元进行通信的电池包，所述通信转换电路分别与每一个电池包的通信接口连接，并与所述控制单元通过单组输入输出口进行电池包信号的传输；

所述通信转换电路包括至少两个收发转换单元，所述收发转换单元与所述电池包一一对应；

所述通信转换电路还包括若干与所述控制单元相连的使能控制端，以进行电池包的通信切换控制；

所述至少两个电池包之间为串联关系，其包括低压侧电池包与高压侧电池包，所述高压侧电池包对应的收发转换单元上设置有用于将所述高压侧电池包输出的信号转换为所述控制单元可接受的信号的电压转换模块；

其中，与所述控制单元共地的电池包为所述低压侧电池包，其余与所述低压侧电池包串联的电池包为所述高压侧电池包；

所述低压侧电池包对应的收发转换单元包括第一电平翻转模块，所述第一电平翻转模块至少包括：

用于进行电平翻转的第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述控制单元的输出口以及一使能控制端连接，所述第一开关管的另外两端中，一端接地，一端上拉，其中上拉的一端连接至所述低压侧电池包的通信接口；

所述低压侧电池包对应的收发转换单元还包括第二电平翻转模块，所述第二电平翻转模块至少包括：

第二开关管，所述第二开关管的控制端连接至所述低压侧电池包的通信接口，所述第二开关管的另外两端中，一端接地，另一端连接至所述控制单元的输入口；

所述高压侧电池包对应的收发转换单元包括：

受控于所述控制单元的输出口以及一使能控制端的第三开关模块；以及

控制端受控于所述第三开关模块的第四开关模块，所述第四开关模块的另外两端中，一端与所述高压侧电池包共地，一端连接至所述高压侧电池包的通信接口；

所述高压侧电池包对应的收发转换单元包括：

将高压侧电池包的总电压转换为其对应的收发转换单元可承受的电压的电源降压模块；

将所述高压侧电池包的通信信号转换为所述控制单元可接受的信号的降压模块；以及

控制端连接至所述高压侧电池包的通信接口、实现电平翻转的第五开关管，所述第五开关管的另外两端中，一端连接至所述电源降压模块，另一端连接至所述信号降压模块。

2.如权利要求1所述的电池包通信电路，其特征在于，所述电池包与所述通信转换电路间通过单根信号线进行信号传输。

3.如权利要求1所述的电池包通信电路，其特征在于，所述单组输入输出口为UART模块，或者为所述控制单元的两个I/O端口。