CN108172912A - 电芯采样电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电芯采样电路。该电芯采样电路包括主控制模块以及与主控制模块连接的至少一个电芯采样模块，电芯采样模块包括电芯采样芯片和菊花链通信模块；其中，主控制模块，用于生成输入信号，并将输入信号发送至菊花链通信模块，输入信号包括第一电芯采样控制信号；菊花链通信模块，用于对接收到的第一电芯采样控制信号进行输入信号处理，得到第二电芯采样控制信号，并将第二电芯采样控制信号传输至电芯采样芯片，输入信号处理依次包括终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理；电芯采样芯片，用于根据第二电芯采样控制信号，采集电芯数据。根据本发明实施例提供的电芯采样电路，可以简化电路结构，降低通讯成本。

Description

电芯采样电路
技术领域
本发明涉及动力电池组领域，尤其涉及一种电芯采样电路。
背景技术
动力电池系统作为新能源汽车的核心组成部分，其性能优劣直接影响到整车的使用性能。不均衡的电池组会降低电池组容量和能量的利用率，降低电池组输入输出功率水平，缩短了动力电池组的使用寿命。为了提高动力电池组使用过程中的一致性，需要根据电芯间的不均衡度对动力电池组进行均衡。
对电池组中的电芯进行采样和均衡时，电芯采样电路和均衡电路之间、电芯采样电路与整车之间的通讯对于整车电器系统的灵活性、安全性及可靠性十分重要。
目前，在电池管理系统(Battery Management System，BMS)中，通常可以通过电芯采样电路采集电芯的相关数据，并通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)等接口与微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)通讯，MCU再将单个电芯采样IC所采集的相关数据通过CAN收发器发送到主控制单元，由于需要给每个电芯采样IC提供一个MCU和CAN相关电路，电路复杂，因此CAN通讯成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种电芯采样电路，可以简化电路结构，降低通讯成本。
根据本发明实施例的一方面，提供一种电芯采样电路，该电芯采样电路包括主控制模块，以及与主控制模块连接的至少一个电芯采样模块，电芯采样模块包括电芯采样芯片和菊花链通信模块；其中，
主控制模块，用于生成输入信号，并将输入信号发送至菊花链通信模块，输入信号包括第一电芯采样控制信号；
菊花链通信模块，用于对接收到的第一电芯采样控制信号进行输入信号处理，得到第二电芯采样控制信号，并将第二电芯采样控制信号传输至电芯采样芯片，输入信号处理依次包括终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理；
电芯采样芯片，用于根据第二电芯采样控制信号，采集电芯数据。
根据本发明实施例的电芯采样电路，可以简化电路结构，降低通讯成本，保证电池管理系统数据传输的准确率，从而更好地保证电池组中电芯电压的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示出根据本发明一实施例的电芯采样电路的结构示意图；
图2是示出本发明另一实施例电芯采样电路的结构示意图；
图3是示出本发明示例性实施例电芯采样电路的结构示意图；
图4是根据本发明再一实施例的电芯采样电路的结构示意图；
图5是根据本发明另一示例性实施例的电芯采样电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，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描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例的菊花链通信模块和均衡控制系统，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。
图1是示出根据本发明一实施例的电芯采样电路的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的电芯采样电路10可以包括：
主控制模块100，以及与主控制模块连接的至少一个电芯采样模块200，电芯采样模块200包括电芯采样芯片210和菊花链通信模块220；其中，
主控制模块100，用于生成输入信号，并将输入信号发送至菊花链通信模块220，输入信号包括第一电芯采样控制信号；
菊花链通信模块220，用于对接收到的第一电芯采样控制信号进行输入信号处理，得到第二电芯采样控制信号，并将第二电芯采样控制信号传输至电芯采样芯片210，输入信号处理依次包括终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理；
电芯采样芯片210，用于根据第二电芯采样控制信号，采集电芯数据。
继续参考图1，在一个实施例中，菊花链通信模块220可以包括：终端匹配电路221和匹配开关222，终端匹配电路221通过匹配开关222与电芯采样芯片210连接；其中，
终端匹配电路221包括工作模式控制单元2211、信号匹配单元2212、信号滤波单元2213和信号监测反馈单元2214，工作模式控制单元2211连接在信号匹配单元2212、信号滤波单元2213、信号监测反馈单元2214与电芯采样芯片210形成的信号传输线路中；并且其中，
工作模式控制单元2211，被配置为当菊花链通信模块220接收到输入信号时，控制菊花链通信模块220的工作模式为接受模式；
信号匹配单元2212，被配置为对输入信号进行终端匹配处理，终端匹配处理通过连接在信号传输线路上的与信号传输线路的阻抗相匹配的阻抗，抑制输入信号的回波损耗；
在本发明实施例中，当菊花链通信模块的信号传输线路中，作为信号传输线路的导线的阻抗与导线两端外接负载不匹配时会导致信号产生反射现象，从而引起信号完整性问题。因此，可以通过连接在信号传输线路上的与信号传输线路的阻抗相匹配的阻抗，以消除信号的反射。如果连接在信号传输线路上的阻抗，同传输线路的特征阻抗可以匹配，那么匹配电阻将吸收造成信号反射的能量，从而抑制输入信号的回波损耗。
信号滤波单元，被配置为对终端匹配处理后的输入信号进行滤波处理，通过滤波处理去除输入信号中的噪声干扰；
在本发明实施例中，信号滤波单元主要用于针对电磁环境恶劣的情况，起到信号滤波防护的作用，并信号输入信号或输出信号的信噪比。
信号监测反馈单元，被配置为监测经过滤波处理的输入信号的信号幅度，通过负反馈调节处理，使该信号幅度符合预设的幅度标准。
在本发明实施例中，信号监测反馈单元可以采用负反馈调节，将输入的传输信号的幅度与基准信号幅度进行比较，得到一个反馈信号，利用该反馈信号调节计算调节增益，利用该调节增益对该传输信号进行幅度调整，得到符合幅度标准的传输信号。
在该实施例中，通过信号匹配单元、信号滤波单元和信号监测反馈单元，可以保证合格的通讯信号幅度和通讯可靠性。
在本发明实施例中，当工作模式为接受模式时，对输入信号的处理顺序是：信号匹配单元的终端匹配处理、信号滤波单元的信号滤波处理、以及信号监测反馈单元的负反馈调节处理。
在一个实施例中，电芯采样芯片210，还用于根据采集的电芯数据，生成第一电芯采样数据信号，并将电芯采样数据信号发送至菊花链通信模块220；
菊花链通信模块220，用于对接收到的第一电芯采样数据信号进行输出信号处理，得到第二电芯采样数据信号，并将第二电芯采样数据信号传输至主控制模块100，输出信号处理依次包括滤波处理、负反馈调节处理以及终端匹配处理。
继续参考图1，在该实施例中，工作模式控制单元，还被配置为当菊花链通信模块220接收到第一电芯采样数据信号时，控制菊花链通信模块220的工作模式为发送模式。
具体地，发送模式可以用于指示菊花链通信模块220接收来自电芯采样芯片210的第一电芯采样数据信号，并通过菊花链通信方式发送第一电芯采样数据信号。
信号滤波单元，被配置为对第一电芯采样数据信号进行滤波处理，通过滤波处理去除输出信号中的噪声干扰；
信号监测反馈单元，还被配置为监测经过滤波处理的第一电芯采样数据信号的信号幅度，通过负反馈调节处理，使信号幅度符合预设的幅度标准；
信号匹配单元2212，还被配置为对符合幅度标准的第一电芯采样数据信号进行终端匹配处理，终端匹配处理通过连接在信号传输线路上的与信号传输线路的阻抗相匹配的阻抗，抑制符合幅度标准的第一电芯采样数据信号的回波损耗，得到第二电芯采样数据信号。
在本发明实施例中，输入信号可以是来自MCU的电芯采样信号、电芯均衡信号或用于对电芯采样电路或电芯均衡电路进行管理的配置信号等，例如初始化电芯采样电路信号；输出信号可以是来自电芯采样芯片210的第一电芯采样数据信号。
在本发明实施例中，当信号传输线路中的通信信号为输入信号，或信号传输线路中不存在输出信号时，主控制模块100可以控制菊花链通信模块220的通信方式为接受模式；当信号传输线路中的通信信号为输出信号时，主控制模块100可以控制菊花链通信模块220的通信方式为发送模式。
在该实施例中，当工作模式为发送模式时，对输入信号的处理顺序可以包括：信号滤波单元的滤波处理、信号监测反馈单元的负反馈调节处理、以及信号匹配单元的终端匹配处理。
图2是示出了根据本发明另一实施例的电芯采样电路的结构示意图，图2与图1相同或等同的模块使用相同的编号，如图2所示，在一些实施例中，
电芯采样电路10中的电芯采样模块200还可以包括电芯均衡模块，输入信号还包括第一电芯均衡控制信号；其中
主控制模块100，还用于生成第一电芯均衡控制信号，并将第一电芯均衡控制信号发送至菊花链通信模块220。
菊花链通信模块220，用于对接收到的第一电芯均衡控制信号进行输入信号处理，得到第二电芯均衡控制信号，并将第二电芯均衡控制信号传输至电芯均衡模块。
电芯均衡模块，用于根据第二电芯均衡控制信号执行电芯均衡。
在该实施例中，电芯均衡模块可以用于根据第一电芯均衡控制信号，对指定的电芯执行均衡。
根据本发明实施例的电芯采样电路，针对目前菊花链通信存在的抗干扰能力弱而导致数据传输错误以及均衡误操作的问题，在电芯采样电路的菊花链通信模块中增加匹配开关和终端匹配电路，在匹配开关的控制下，利用终端匹配单路对传输信号进行终端匹配处理、滤波处理、以及负反馈调节处理，从而很好地避免由于菊花链传输线的寄生参数造成的信号不匹配导致的传输信号过冲、衰减、以及误码率高等问题。
下面将结合图3，描述根据本发明示例性实施例的电芯采样电路。在一个实施例中，如图3所示，终端匹配电路221可以包括工作模式控制单元2211、信号匹配单元2212、信号滤波单元2213和信号监测反馈单元2214。应理解，图3中示出的模块或单元不应理解为是对本发明的限制。也就是说，在本发明其他的实施例中，终端匹配电路221可以只包括图3中的部分模块或单元，例如工作模式控制单元2211、信号匹配单元2212和信号监测反馈单元2214。下面通过具体的实施例介绍根据本发明的菊花链通信模块220。
在一个实施例中，电芯采样电路可以包括主控制模块100(图中未示出)和至少一个电芯采样模块200(图中未示出)；该至少一个电芯采样模块200中的一个可以包括：工作模式控制单元、信号匹配单元和信号监测反馈单元。
工作模式控制单元包括第一组控制开关例如S1-1和S1-2、第二组控制开关例如S2-1和S2-1、第三组控制开关S3-1和S3-2、第一组双向控制开关以及第二组双向控制开关，第一组双向控制开关包括第一控制端S4-1、第一选择端S4-1-1和第二选择端S4-1-2，第二组双向控制开关包括第二控制端S4-2、第三选择端S4-2-1和第四选择端S4-2-2。
当菊花链通信模块220的工作模式为接受模式时，信号匹配单元2212与信号滤波单元2213通过第一组控制开关S1-1和S1-2连接，信号滤波单元2213与信号监测反馈单元2214连接，信号监测反馈单元2214与电芯采样芯片210，通过第一控制端、第一选择端、第二控制端、和第三选择端连接；
具体地，工作模式控制单元还被配置为当工作模式为接受模式时，通过控制第一组控制开关闭合即S1-1闭合和S1-2闭合、第二组控制开关断开即S2-1断开和S2-1断开、第三组控制开关断开即S3-1断开和S3-2断开、第一控制端S4-1选择第二选择端S4-1-2、以及第二控制端S4-2选择第三选择端S4-2-1，以
对菊花链通信模块220接收的输入信号，依次进行终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理。
在该实施例中，当输入信号为第一电芯采样控制信号时，可以利用菊花链通信模块，通过菊花链通信方式接收第一电芯采样控制信号，对该第一电芯采样控制信号依次经过信号匹配单元的终端匹配处理、信号滤波单元的滤波处理、以及信号监测反馈单元的负反馈调节处理，将得到的第二电芯采样控制信号传输至电芯采样芯片。
在该实施例中，当输入信号为第一电芯均衡控制信号时，可以利用菊花链通信模块，通过菊花链通信方式接收第一电芯均衡控制信号，对该第一电芯均衡控制信号依次经过信号匹配单元的终端匹配处理、信号滤波单元的滤波处理、以及信号监测反馈单元的负反馈调节处理，将得到的第二电芯均衡控制信号传输至电芯采样芯片。
在该实施例中，菊花链通信模块在接受模式下，可以接收来自MCU的配置命令和相关指令。并通过闭合开关S1-1、S1-2、S4-1的开关打到S4-1-2、S4-2的开关打到S4-2-1、断开开关S2-1、S2-2、S3-1、S3-2。上述信号作为电芯采样芯片的输入信号，依次通过信号匹配电路、信号滤波电路和信号监测反馈电路进入电芯采样电路中，电芯采样电路中的电芯采样芯片接收对应的指令。
在另一个实施例中，电芯采样芯片210，还用于根据采集的电芯数据，生成第一电芯采样数据信号，并将电芯采样数据信号发送至菊花链通信模块220。
菊花链通信模块220，用于对接收到的第一电芯采样数据信号进行输出信号处理，得到第二电芯采样数据信号，并将第二电芯采样数据信号传输至主控制模块100，输出信号处理依次包括滤波处理、负反馈调节处理以及终端匹配处理。
在一个实施例中，当菊花链通信模块220的工作模式为发送模式时，电芯采样芯片210与信号滤波单元2213，通过第一控制端S4-1、第一选择端S4-1-1、第二控制端S4-2、第四选择端S4-2-2、以及第二组控制开关S2-1和S2-2连接，第二组控制开关S2-1和S2-2与信号监测反馈单元2214连接，信号滤波单元2213与信号监测反馈单元2214连接，信号监测反馈单元2214与终端匹配电路221，通过第三组控制开关S3-1和S3-2连接；其中，
工作模式控制单元，还被配置为当工作模式为发送模式时，分别控制第一组控制开关断开即S2-1断开和S2-2断开、第二组控制开关闭合即S2-1闭合和S2-2闭合、第三组控制开关闭合即S3-1闭合和S3-2闭合，第一控制端S4-1选择第一选择端S4-1-1，以及第二控制端S4-2选择第四选择端S4-2-2，以
对菊花链通信模块220接收的第一电芯采样数据信号，依次进行滤波处理、负反馈调节处理以及终端匹配处理，得到第二电芯采样数据信号，并将第二电芯采样数据信号传输至主控制模块100。
也就是说，利用菊花链通信模块220，将来自电芯采样芯片210的第一电芯采样控制信号，依次经过信号滤波单元2213、信号监测反馈单元2214和信号匹配单元2212，通过菊花链通信方式发送至主控制模块100(图中未示出)。
在上述实施例中，菊花链通信模块220的工作模式为发送模式时，可以通过菊花链通信模块220发送电芯采样电路的相关数据信息。闭合开关S2-1、S2-2、S3-1、S3-2、S4-1的开关打到S4-1-1、S4-2的开关打到S4-2-2、断开开关S1-1、S1-2，信号依次通过信号滤波电路123、信号监测电路124和信号匹配电路122进入菊花链通讯总线中，最终信心采样电路生成的信号可以作为输出信号，传输至MCU。
继续参考图3，在一个实施例中，信号传输线路包括正极传输线路和负极传输线路；信号匹配单元2212包括第一阻抗模块Z1、第二阻抗模块Z2、第三阻抗模块Z3、第一电容模块C1、第二电容模块C2、第三电容模块C3，第一运算放大器OP1和第二运算放大器OP2；信号滤波单元2213包括信号滤波器Signal filter；信号监测反馈单元2214包括负反馈电路Nagetive feedfackcircuit和基准电路V_reference。
具体地，第一阻抗模块Z1的第一端与正极传输线路连接，第一阻抗模块Z2的第二端与第二阻抗模块Z2的第一端连接，第二阻抗模块Z2的第二端与负极传输线路连接；
第一电容模块C1的第一端与正极传输线路连接，第一电容模块C1的第二端与第二电容模块C2的第一端连接，第二电容模块C2的第二端与负极传输线路连接；
第三电容模块C3的第一端与第一阻抗模块Z1的第二端连接，第三电容模块C3的第二端分别与第一电容模块C1的第二端连接和与地连接。
继续参考图3，在该实施例中，通过端接在传输线上的串联连接的阻抗模块，对传输线路中的信号源端，以及连接在传输线正负极两端的负载进行终端匹配处理，以抵消信号回波。并且，可以通过电容模块C1、C2和C3配合第一阻抗模块Z1和第二阻抗模块Z2，进行传输线上的阻抗匹配，以及对输入信号或输出信号进行滤波处理。
在一个实施例中，负反馈电路还可以被配置为：接收信号滤波器输出的经滤波处理的输入信号；将经滤波处理的输入信号与基准电路提供的基准信号进行信号幅度的比较；当输入信号的幅度小于基准信号幅度，且基准信号幅度与输入信号的幅度的差值小于差值阈值时，基于差值，利用第三阻抗模块得到与差值对应的输出增益，通过输出增益调节输入信号的幅度。
在该实施例中，该负反馈电路采用负反馈调节，将原始的输入信号幅度与基准reference进行比较，得到反馈信号，反馈信号调节输出增益改变输出信号幅度，得到满足要求的输出信号。
继续参考图3，在一个实施例中，工作模式为接受模式时：
第一运算放大器OP1，被配置为通过信号传输线路中的第一组控制开关S1-1和S1-2与滤波器进行连接，将输入信号进行运算放大处理，将经过运算放大处理的输入信号发送至信号滤波器；
第二运算放大器OP2，被配置为将信号滤波器输出的信号转换为差分信号，或将负反馈单元输出的信号转换为差分信号，将转换得到的差分信号传输至电芯采样芯片210。
在该实施例中共，通过差分通讯可以更好的帮助MCU对电芯的数据获取和指令控制，更好的管理电芯，避免电芯过充、过放、欠温、过温等问题发生。
继续参考图3，在一个实施例中，在工作模式为发送模式时：
第一运算放大器OP1，还被配置为通过信号传输线路中的第二组控制开关S2-1和S2-2与电芯采样芯片210连接，将输出信号进行运算放大处理，将经过运算放大处理的输入信号发送至信号滤波器；
第二运算放大器OP2，被配置为将信号滤波器输出的信号转换为差分信号，或将负反馈单元输出的信号转换为差分信号，将转换得到的差分信号传输至信号匹配单元。
继续参考图3，在一个实施例中，该电芯采样模块200与动力电池组连接，动力电池组包括多个串联的电芯，电芯均衡模块包括与每个电芯对应的均衡单元，每个均衡单元包括均衡电阻和均衡开关。
在上述实施例中，通过在原始的菊花链通信模块中，增加匹配电路，该匹配电路可以通过信号监测反馈电路、信号匹配电路和/或信号滤波电路。其中，信号滤波电路主要用于EMC干扰防护，滤除无用噪声，增强通信信号的信噪比，增加鲁棒性；信号监测反馈电路设计有高灵敏度信号比较电路，通过形成反馈改变该级输出信号增益，用来抑制衰减，当信号衰减达到比较值以下，通过增益调节使通信信号幅度处于合理范围内，同时保证后级节点的信号可靠性；信号匹配电路可以有效的抑制长距离菊花链通信所存在的过冲、振荡，保证通信信号完整性、可靠性的同时级联较多的节点。
下面结合图4，描述根据本发明实施例再一实施例的电芯采样电路。如图4所示，在一个实施例中，当电芯采样模块200的数量为一个以上时，
主控制模块与一个以上的电芯采样模块200中的其中一个电芯采样模块200通过菊花链通信模块220进行通信连接，每个电芯采样模块200之间通过指定的信号传输线进行连接。
在一个实施例中，电芯采样电路10还可以包括：
隔离变压器，用于主控制器与该其中一个电芯采样电路之间，以及每个电芯采样电路与信号传输线之间进行电隔离；
主控制模块，还用于通过控制每个电芯采样模块中的菊花链通信模块220的匹配开关222，利用终端匹配电路221初始化每个电芯采样电路；
在该实施例中，每个电芯采样电路，可以用于对动力电池组中的电芯进行电芯数据采样。
均衡电路，可以用于利用每个电芯对应的均衡单元，在均衡单元的均衡开关的控制下，利用均衡单元的均衡电阻对每个对应的电芯执行均衡。
在一个实施例中，主控制器210还用于：
将与主控制器连接的该其中一个电芯采样模块作为起始电芯采样模块200，从起始电芯采样模块200开始，按照每个电芯采样模块200之间连接的顺序，依次将每个电芯采样模块200作为待初始化电芯采样模块200，对待初始化电芯采样模块200进行采样模块初始化处理，
采样模块初始化处理包括如下步骤：控制待初始化电芯采样模块200的菊花链通信模块220中的匹配开关222闭合；其中，进行采样模块初始化处理时，
将待初始化电芯采样模块200中的菊花链通信模块220中的匹配开关222作为当前匹配开关，获取与待初始化电芯采样模块200连接的上一个电芯采样模块200对应的菊花链通信模块220的匹配开关作为上一个匹配开关，以及
获取初始化电芯采样模块200和上一个电芯采样模块200以外的电芯采样模块200对应的匹配开端作为其他匹配开关；
控制当前匹配开关和上一个匹配开关闭合，以及控制其他匹配开关断开。
在该实施例中，菊花链输出线路可以由MCU作为主机进行控制，由MCU进行菊花链通信模块的初始化和命令控制，每个电芯采样模块之间可以通过指定的信号传输线进行连接。
在一个实施例中，主控制器具体还可以用于：
当菊花链通信模块220接收到输入信号时，控制菊花链通信模块220的工作模式为接受模式；
将输入信号发送至每个电芯采样模块200的菊花链通信模块220，其中，在发送过程中，选择要进行输入信号处理的电芯采样模块200，控制选择的电芯采样模块200的菊花链通信模块220中的匹配开关闭合，以及控制未选择的电芯采样模块200的菊花链通信模块220中的匹配开关断开。
在该实施例中，在对每个电芯采样模块进行初始化后，可以根据实际情况，选择其中一部分电芯采样模块进行闭合匹配开关的操作，从而对选择的电芯采样模块进行终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理，形成整条菊花链的终端匹配。
在一个实施例中，每个电芯采样模块200还用于根据采集的电芯数据，生成第一电芯采样数据信号，将每个电芯采样模块200生成的第一电芯采样数据信号发送至菊花链通信模块220。
当菊花链通信模块220接收到第一电芯采样数据信号时，控制菊花链通信模块220的工作方式为发送模式。
将每个电芯采样模块200生成的电芯数据信号传输至主控制模块100，其中，在传输过程中，选择要进行输入信号处理的电芯采样电路，控制选择的电芯采样模块200的菊花链通信模块220中的匹配开关闭合，以及控制未选择的电芯采样模块200的菊花链通信模块220中的匹配开关断开。
在该实施例中，每个电芯采样模块的电芯采样芯片，可以根据接收到的第一电芯采样控制信号，对该每个电芯采样芯片连接的动力电池组进行电芯数据采样，并可以采样得到的电芯数据生成第一电芯采样数据信号，将每个电芯采样模块对应的第一电芯采样数据信号，作为信号传输线路中的输出信号。
并且，当信号传输线路中的通信信号为输出信号时，控制菊花链通信模块的工作方式为发送模式，在将信号传输线路中的输出信号传输至主控制器的过程中，为了增强输出信号的传输准确性，以及电芯采样数据的无码率和抗噪能力，可以根据实际情况，选择其中一部分电芯采样模块进行闭合匹配开关的操作，从而对选择的电芯采样模块进行终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理。
在另一个实施例中，输入信号包括第一电芯均衡控制信号，第一电芯均衡控制信号用于指示利用指定的均衡控制单元，对均衡控制单元对应的电芯进行均衡；主控制器具体还被用于：
当菊花链通信模块220接收到第一电芯均衡控制信号时，控制菊花链通信模块220的工作方式为发送模式；
确定指定的均衡控制单元所属的电芯均衡模块以及所属的电芯均衡模块连接的电芯采样模块200；
将第一电芯均衡控制信号传输至均衡控制单元所属的电芯均衡模块，其中，在传输过程中，选择要进行输入信号处理的电芯采样模块，控制选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关闭合，以及控制未选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关断开。
在该实施例中，在该实施例中，根据接收到的第一电芯均衡控制信号，指定的电芯均衡单元可以对该指定的电芯均衡单元所连接的电芯执行均衡。为了增强第一电芯均衡控制信号的无码率和抗噪能力，可以根据实际情况，选择其中一部分电芯采样模块进行闭合匹配开关的操作，从而对选择的电芯采样模块进行终端匹配处理、滤波处理和负反馈调节处理，使指定的电芯均衡单元接收到更为稳定的均衡控制命令。
下面结合图5，描述根据本发明另一示例性实施例的均衡控制系统。
如图5所示，电芯采样电路由主控制器MCU和多个电芯采样电路，作为多个电芯采样电路中的一个，该电芯采样电路包括终端匹配电路E1、匹配开关K1、采用菊花链通信的电芯采样芯片BCC1(Battery Cell Controller，BCC)、电芯均衡模块，该电芯均衡模块包括多个均衡单元，作为多个均衡单元中的一个，该均衡单元包括均衡电阻R和均衡开关D。
在图5中，主控制模块例如主控制器MCU可以通过菊花链通信的方式驱动多个长距离连接的电芯采样芯片。
继续参考图5，通过菊花链信号传递，电芯采样芯片可以向MCU发送来自电芯的各种电芯数据，包括：电芯电压值、电芯温度值、均衡电阻温度值等。在电芯数据的发送过程中，通过闭合匹配开关K1，接入该匹配开关对应的终端匹配短路，保证电芯数据传输过程中，电芯数据的一致性。
作为一个示例，在该均衡控制系统中，每个终端匹配电路可以包括信号匹配单元、信号滤波单元和信号检测反馈单元。
作为一个示例，电芯采样电路中与主控制模块MCU连接的电芯采样模块的数量例如可以是15个。
根据本发明实施例的电芯采样电路的其他细节与以上结合图1至图4描述的电芯采样电路类似，在此不再赘述。
通过本发明实施例的电芯采样电路进行电芯数据传递及均衡控制，该菊花链通信模块具有较小的信号衰减度、长距离的通信间距、较多级联节点数、较强的抗干扰能力，可以很好的保证电芯采样数据的可靠性和操作指令的正确性。新型菊花链通信最大好处是可以利用有限的信号传输线连接多台设备，运用全局控制命令共享同一服务，而且不存在总线竞争和阻塞的问题。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品或计算机可读存储介质的形式实现。所述计算机程序产品或计算机可读存储介质包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种电芯采样电路，其特征在于，所述电芯采样电路包括主控制模块，以及与所述主控制模块连接的至少一个电芯采样模块，所述电芯采样模块包括电芯采样芯片和菊花链通信模块；其中，
所述主控制模块，用于生成输入信号，并将所述输入信号发送至所述菊花链通信模块，所述输入信号包括第一电芯采样控制信号；
所述菊花链通信模块，用于对接收到的所述第一电芯采样控制信号进行输入信号处理，得到第二电芯采样控制信号，并将所述第二电芯采样控制信号传输至所述电芯采样芯片，所述输入信号处理依次包括终端匹配处理、滤波处理以及负反馈调节处理；
所述电芯采样芯片，用于根据所述第二电芯采样控制信号，采集电芯数据。
2.根据权利要求1所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述电芯采样模块还包括电芯均衡模块，所述输入信号还包括第一电芯均衡控制信号；其中
所述主控制模块，还用于生成所述第一电芯均衡控制信号，并将所述第一电芯均衡控制信号发送至所述菊花链通信模块；
所述菊花链通信模块，用于对接收到的所述第一电芯均衡控制信号进行所述输入信号处理，得到第二电芯均衡控制信号，并将所述第二电芯均衡控制信号传输至所述电芯均衡模块；
所述电芯均衡模块，用于根据所述第二电芯均衡控制信号执行电芯均衡。
3.根据权利要求1或2所述的电芯采样电路，其特征在于，所述菊花链通讯模块包括终端匹配电路和匹配开关，所述终端匹配电路通过所述匹配开关与所述电芯采样芯片连接；其中，
所述终端匹配电路包括工作模式控制单元、信号匹配单元和信号监测反馈单元，所述工作模式控制单元连接在所述信号匹配单元、所述信号监测反馈单元与所述电芯采样芯片形成的信号传输线路中；并且其中，
所述工作模式控制单元，被配置为当所述菊花链通信模块接收到所述输入信号时，控制所述菊花链通信模块的工作模式为接受模式；
所述信号匹配单元，被配置为对所述输入信号进行所述终端匹配处理，所述终端匹配处理通过连接在所述信号传输线路上的与所述信号传输线路的阻抗相匹配的阻抗，抑制所述输入信号的回波损耗；
信号滤波单元，被配置为对所述终端匹配处理后的输入信号进行滤波处理，通过所述滤波处理去除所述输入信号中的噪声干扰；
所述信号监测反馈单元，被配置为监测经过所述滤波处理的输入信号的信号幅度，通过所述负反馈调节处理，使所述信号幅度符合预设的幅度标准。
4.根据权利要求3所述的电芯采样电路，其特征在于，所述工作模式控制单元包括第一组控制开关、第二组控制开关、第三组控制开关、第一组双向控制开关以及第二组双向控制开关，所述第一组双向控制开关包括第一控制端、第一选择端和第二选择端，所述第二组双向控制开关包括第二控制端、第三选择端和第四选择端；
当所述菊花链通信模块的工作模式为接受模式时，所述信号匹配单元与所述信号滤波单元通过所述第一组控制开关连接，所述信号滤波单元与所述信号监测反馈单元连接，所述信号监测反馈单元与所述电芯采样芯片通过所述第一控制端、所述第一选择端、所述第二控制端、以及所述第三选择端连接；其中，
所述工作模式控制单元还被配置为当所述工作模式为接受模式时，通过控制所述第一组控制开关闭合、所述第二组控制开关断开、所述第三组控制开关断开、所述第一控制端选择所述第二选择端、以及所述第二控制端选择所述第三选择端，以
对所述菊花链通信模块接收的所述输入信号，依次进行所述终端匹配处理、所述滤波处理以及所述负反馈调节处理。
5.根据权利要求1所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述电芯采样芯片，还用于根据采集的电芯数据，生成第一电芯采样数据信号，并将所述电芯采样数据信号发送至所述菊花链通信模块；
所述菊花链通信模块，用于对所述接收到的第一电芯采样数据信号进行输出信号处理，得到第二电芯采样数据信号，并将所述第二电芯采样数据信号传输至所述主控制模块，所述输出信号处理依次包括所述滤波处理、所述负反馈调节处理以及所述终端匹配处理。
6.根据权利要求5所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述工作模式控制单元，还被配置为当所述菊花链通信模块接收到所述第一电芯采样数据信号时，控制所述菊花链通信模块的工作模式为发送模式；
信号滤波单元，被配置为对所述第一电芯采样数据信号进行所述滤波处理，通过所述滤波处理去除所述输出信号中的噪声干扰；
所述信号监测反馈单元，还被配置为监测经过所述滤波处理的第一电芯采样数据信号的信号幅度，通过所述负反馈调节处理，使所述信号幅度符合预设的幅度标准；
所述信号匹配单元，还被配置为对符合所述幅度标准的第一电芯采样数据信号进行终端匹配处理，所述终端匹配处理通过连接在所述信号传输线路上的与所述信号传输线路的阻抗相匹配的阻抗，抑制所述符合所述幅度标准的第一电芯采样数据信号的回波损耗，得到所述第二电芯采样数据信号。
7.根据权利要求6所述的电芯采样电路，其特征在于，所述工作模式控制单元包括第一组控制开关、第二组控制开关、第三组控制开关、第一组双向控制开关以及第二组双向控制开关，所述第一组双向控制开关包括第一控制端、第一选择端和第二选择端，所述第二组双向控制开关包括第二控制端、第三选择端和第四选择端；
当所述菊花链通信模块的工作模式为发送模式时，所述电芯采样芯片与所述信号滤波单元，通过所述第一控制端、所述第二选择端、所述第二控制端、所述第四选择端、以及所述第二组控制开关连接，所述第二组控制开关与所述信号监测反馈单元连接，所述信号滤波单元与所述信号监测反馈单元连接，所述信号监测反馈单元与所述终端匹配电路，通过所述第三组控制开关连接；其中，
所述工作模式控制单元，还被配置为当所述工作模式为发送模式时，分别控制所述第一组控制开关断开、所述第二组控制开关闭合、所述第三组控制开关闭合，所述第一控制端选择所述第一选择端，以及所述第二控制端选择所述第四选择端，以
对所述菊花链通信模块接收的所述第一电芯采样数据信号，依次进行所述滤波处理、所述负反馈调节处理以及所述终端匹配处理，得到所述第二电芯采样数据信号，并将所述第二电芯采样数据信号传输至所述主控制模块。
8.根据权利要求3所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述信号传输线路包括正极传输线路和负极传输线路；
所述信号匹配单元包括第一阻抗模块、第二阻抗模块、第三阻抗模块、第一电容模块、第二电容模块、第三电容模块，第一运算放大器和第二运算放大器；
所述信号滤波单元包括信号滤波器；
所述信号监测反馈单元包括负反馈电路和基准电路。
9.根据权利要求8所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述第一阻抗模块的第一端与所述正极传输线路连接，所述第一阻抗模块的第二端与所述第二阻抗模块的第一端连接，所述第二阻抗模块的第二端与负极传输线路连接；
所述第一电容模块的第一端与所述正极传输线路连接，所述第一电容模块的第二端与所述第二电容模块的第一端连接，所述第二电容模块的第二端与负极传输线路连接；
所述第三电容模块的第一端与所述第一阻抗模块的第二端连接，所述第三电容模块的第二端分别与所述第一电容模块的第二端连接和与地连接。
10.根据权利要求8所述的电芯采样电路，其特征在于，所述负反馈电路具体用于：
接收所述信号滤波器输出的经所述滤波处理的输入信号；
将经所述滤波处理的输入信号与所述基准电路提供的基准信号进行信号幅度的比较；
当经所述滤波处理的输入信号的幅度小于所述基准信号的幅度，且所述基准信号的幅度与经所述滤波处理的输入信号的幅度的差值小于差值阈值时，利用所述第三阻抗模块，得到与所述差值对应的输出增益，通过所述输出增益调节经所述滤波处理的输入信号的幅度。
11.根据权利要求8所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述工作模式为接受模式时：
所述第一运算放大器，被配置为通过所述信号传输线路中的第一组控制开关与所述滤波器进行连接，将所述终端匹配处理的输入信号进行运算放大处理，将经过所述运算放大处理的输入信号发送至所述信号滤波器；
所述第二运算放大器，被配置为将所述信号滤波器输出的信号转换为差分信号，或将所述负反馈单元输出的信号转换为差分信号，将转换得到的差分信号传输至所述电芯采样芯片。
12.根据权利要求8所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述工作模式为发送模式时：
所述第一运算放大器，还被配置为通过所述信号传输线路中的第二组控制开关与所述电芯采样芯片连接，将所述输出信号进行运算放大处理，将经过所述运算放大处理的输入信号发送至所述信号滤波器；
所述第二运算放大器，被配置为将所述信号滤波器输出的信号转换为差分信号，或将所述负反馈单元输出的信号转换为差分信号，将转换得到的差分信号传输至所述信号匹配单元。
13.根据权利要求2所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述电芯采样模块与动力电池组连接，所述动力电池组包括多个串联的电芯，所述电芯均衡模块包括与每个电芯对应的均衡单元，每个均衡单元包括均衡电阻和均衡开关。
14.根据权利要求1或2所述的电芯采样电路，其特征在于，当所述电芯采样模块的数量为一个以上时，
所述主控制模块与所述一个以上的电芯采样模块中的其中一个电芯采样模块通过所述菊花链通信模块进行通信连接，所述每个电芯采样模块之间通过指定的信号传输线进行连接。
15.根据权利要求14所述的电芯采样电路，其特征在于，所述电芯采样电路还包括：
隔离变压器，用于在具有所述所述主控制器与所述其中一个电芯采样模块之间、以及每个电芯采样模块与所述信号传输线之间进行电隔离；
所述主控制器，还用于通过控制每个电芯采样模块中的菊花链通信模块的终端匹配电路和匹配开关，初始化所述每个电芯采样模块。
16.根据权利要求14所述的电芯采样电路，其特征在于，所述主控制器还用于：
将与所述主控制器连接的所述其中一个电芯采样模块作为起始电芯采样模块，从所述起始电芯采样模块开始，按照所述每个电芯采样模块之间连接的顺序，依次将每个电芯采样模块作为待初始化电芯采样模块，对所述待初始化电芯采样模块进行采样模块初始化处理，
所述采样模块初始化处理包括如下步骤：控制所述待初始化电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关闭合；其中，进行所述采样模块初始化处理时，
将所述待初始化电芯采样模块中的菊花链通信模块的匹配开关作为当前匹配开关，获取与所述待初始化电芯采样模块连接的上一个电芯采样模块中菊花链通信模块的匹配开关作为上一个匹配开关，以及
获取所述初始化电芯采样模块和所述上一个电芯采样模块以外的电芯采样模块的匹配开关作为其他匹配开关；
控制所述当前匹配开关和所述上一个匹配开关闭合，以及控制所述其他匹配开关断开。
17.根据权利要求15所述的电芯采样电路，其特征在于，所述主控制器还用于：
当所述菊花链通信模块接收到所述输入信号时，控制所述菊花链通信模块的工作模式为接受模式；
将所述输入信号发送至每个电芯采样模块的菊花链通信模块，其中，在所述发送过程中，选择要进行所述输入信号处理的电芯采样模块，控制所述选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关闭合，以及控制所述未选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关断开。
18.根据权利要求17所述的电芯采样电路，其特征在于，
所述每个电芯采样模块还用于根据采集的电芯数据，生成第一电芯采样数据信号，将所述每个电芯采样模块生成的第一电芯采样数据信号发送至所述菊花链通信模块；
当所述菊花链通信模块接收到所述第一电芯采样数据信号时，控制所述菊花链通信模块的工作方式为发送模式；
将所述每个电芯采样模块生成的电芯数据信号传输至所述主控制模块，其中，在所述传输过程中，选择要进行所述输入信号处理的电芯采样电路，控制所述选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关闭合，以及控制所述未选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关断开。
19.根据权利要求17所述的电芯采样电路，其特征在于，所述输入信号包括第一电芯均衡控制信号，所述第一电芯均衡控制信号用于指示利用指定的均衡控制单元，对所述均衡控制单元对应的电芯进行均衡；
所述主控制器具体还被用于：
当所述菊花链通信模块接收到所述第一电芯均衡控制信号时，控制所述菊花链通信模块的工作方式为发送模式；
确定所述指定的均衡控制单元所属的电芯均衡模块以及所述所属的电芯均衡模块连接的电芯采样模块；
将所述第一电芯均衡控制信号传输至所述均衡控制单元所属的电芯均衡模块，其中，在所述传输过程中，选择要进行所述输入信号处理的电芯采样模块，控制所述选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关闭合，以及控制所述未选择的电芯采样模块的菊花链通信模块中的匹配开关断开。
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