CN110970671A - 一种电池管理单元、电池系统及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及电池技术领域，公开了一种电池管理单元、电池系统及机动车。该电池管理单元包括：控制单元以及N个监控单元，N个监控单元与N个电池模块一一对应；第N级监控单元通过第一单端信号传输线从控制单元获取控制指令，根据控制指令获取所对应的第N级电池模块的运行参数，通过第一差分信号传输线传输给第N‑1级监控单元；第i级监控单元获取所对应的第i级电池模块的运行参数，将第N级至第i级电池模块的运行参数以差分信号的形式，通过第一差分信号传输线传输给第i‑1级监控单元；第1级监控单元获取所对应的第1级电池模块的运行参数，将第N级至第1级电池模块的运行参数传输给控制单元。

Description

一种电池管理单元、电池系统及机动车
技术领域
本发明实施例涉及电池技术领域，特别涉及一种电池管理单元、电池系统及机动车。
背景技术
电动汽车替代燃油汽车已经成为汽车行业发展的趋势，而电动汽车的高压回路对车辆的安全运行十分重要。由于复杂的行车环境，电池管理单元需要对电芯电压及温度做出监控。
为了保证采集到的数据的准确性及抗干扰性，选择一种可靠的通信方式变得尤为重要。目前，电池管理单元通过采样单元对电芯电压及温度进行采样，采样单元之间广泛采用抗干扰能力强的差分通用异步收发传输(UART)通信方式。
然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于微控制器可能不支持差分UART通信，在微控制器和采样单元之间通常会设置一个通信协议转换接口，将差分UART通信转换为其它通信协议，该方式会导致成本增加。即使微控制器支持差分UART通信，布线时需要走两对平行等长的差分线，走线难度大。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种电池管理单元、电池系统及机动车，使得能够在不设置通信协议转换接口的情况下，实现监控单元之间的差分信号传输，以及监控单元与控制单元之间的单端信号传输，降低成本，并且监控单元与控制单元之间不需要布设两对平行等长的差分线，降低了走线难度。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池管理单元，包括：控制单元以及N个监控单元，所述N个监控单元与N个电池模块一一对应；第N级监控单元通过第一单端信号传输线从所述控制单元获取控制指令，根据所述控制指令获取所对应的第N级电池模块的运行参数，将第N级电池模块的运行参数以差分信号的形式，通过第一差分信号传输线传输给第N-1级监控单元；第i级监控单元获取所对应的第i级电池模块的运行参数，以及通过所述第一差分信号传输线从第i+1级监控单元获取以差分信号的形式传输的第N级至第i+1级电池模块的运行参数，并将第N级至第i级电池模块的运行参数以差分信号的形式，通过所述第一差分信号传输线传输给第i-1级监控单元，其中，所述i为正整数且满足1<i≤N-1；第1级监控单元获取所对应的第1级电池模块的运行参数，以及通过所述第一差分信号传输线从第2级监控单元获取以差分信号的形式传输的第N级至第2级电池模块的运行参数，并将第N级至第1级电池模块的运行参数传输给所述控制单元；其中，所述第一单端信号传输线为对所述第一差分信号传输线转换得到。
本发明的实施方式还提供了一种电池系统，包括上述的电池管理单元。
本发明的实施方式还提供了一种机动车，包括上述的电池管理单元。
相对于现有技术而言，本发明实施例提供的电池管理单元中，各监控单元之间采用差分信号的形式通过第一差分信号传输线传输电池模块的运行参数，在与控制单元连接的第N级监控单元中，将第一差分信号传输线转换为第一单端信号传输线，使得监控单元与控制单元之间通过该第一单端信号传输线传输信号，从而在不需要设置通信协议转换接口的情况下，实现了监控单元与控制单元之间的单端信号传输，在保证信号的准确性和抗干扰性的情况下，节约了成本。并且，监控单元与控制单元之间不需要布设两对平行等长的差分线，降低了走线难度。
具体地，所述第i级监控单元获取所对应的第i级电池模块的运行参数之前，从第i+1级监控单元获取通过所述第一差分信号传输线传输的所述控制指令。
具体地，所述第一差分信号传输线包括第一传输线和第二传输线；所述第N级监控单元与所述控制单元连接的第一差分信号传输线中的第一传输线连接所述第N级监控单元的参考地或浮空，第二传输线作为所述第一单端信号传输线。该方式中，通过将第一差分信号传输线中的第一传输线连接第N级监控单元的参考地或浮空，直接将第一差分信号传输线转换为第一单端信号传输线，实现方式简单，成本低。
具体地，所述N个监控单元通过所述第一差分信号传输线连接后呈菊花链拓扑结构分布。
具体地，所述第1级监控单元通过第二差分信号传输线，并依次经过第2级至第N-1级监控单元，输出所述第N级至第1级电池模块的运行参数至所述第N级监控单元；所述第N级监控单元通过第二单端信号传输线，将第N级至第1级电池模块的运行参数传输给所述控制单元；其中，所述第二单端信号传输线为对所述第二差分信号传输线转换得到。
具体地，所述第二差分信号传输线包括第三传输线和第四传输线；所述第N级监控单元与所述控制单元连接的第二差分信号传输线中的第三传输线连接所述第N级监控单元的参考地或者浮空，第四传输线作为所述第二单端信号传输线。
具体地，还包括第三差分信号传输线；所述第三差分信号传输线连接第1级监控单元对应的第一差分信号传输线的输出端口，和所述第1级监控单元对应的第二差分信号传输线的输入端口。
具体地，所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器；所述保护模块用于将所述微控制器输出的控制指令传输给所述隔离模块；所述隔离模块用于对所述保护模块传输的信号从低压信号转换为高压信号后，通过所述第一单端信号传输线传输给所述第N级监控单元；或者，
所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器；所述隔离模块用于对所述微控制器传输的控制指令从低压信号转换为高压信号后，传输给所述保护模块；所述保护模块用于将所述隔离模块输出的信号，通过所述第一单端信号传输线传输给所述第N级监控单元。该方式中，通过在监控单元与微控制器之间设置隔离模块和保护模块，提高通信信号的可控性，以及保护微控制器不被静电释放、浪涌信号等损坏。
具体地，若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述隔离模块还用于将所述第N级监控单元通过所述第二单端信号传输线传输的信号，进行高压隔离后传输给所述保护模块；所述保护模块用于对所述隔离模块传输的信号进行稳压处理后，传输给所述微控制器；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述保护模块还用于将所述第N级监控单元通过所述第二单端信号传输线传输的信号进行处理后，传输给所述隔离模块；所述隔离模块还用于对所述保护模块输出的信号，进行高压隔离后传输给所述微控制器。
具体地，所述控制单元还包括电平转换模块，若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述电平转换模块串接在所述保护模块和所述微控制器之间；所述电平转换模块用于将所述保护模块输出的信号的电平，按照所述微控制器的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述微控制器；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述电平转换模块串接在所述隔离模块和所述微控制器之间；所述电平转换模块用于将所述电平转换模块输出的信号的电平，按照所述微控制器的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述微控制器。
该方式中，通过设置电平转换模块，实现传输的信号的电平与微控制器的匹配。
具体地，所述控制单元还包括反相模块；若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，则所述反相模块串接在所述保护模块和所述微控制器之间；若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，则所述反相模块串接在所述隔离模块和所述微控制器之间。
具体地，若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述电平转换模块还用于将所述微控制器输出的信号的电平，按照所述第N级监控单元的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述保护模块；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述电平转换模块还用于将所述微控制器输出的信号的电平，按照所述第N级监控单元的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述隔离模块。
具体地，所述N个监控单元通过所述第二差分信号传输线连接后呈菊花链拓扑结构分布。
具体地，所述第一差分信号传输线以及所述第二差分信号传输线分别采用通用异步收发协议传输差分信号。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图2是本发明第二实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图3是本发明第三实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图4是本发明第四实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图5是本发明第五实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图6是本发明第六实施例提供的电池管理单元的结构示意图；
图7是本发明第七实施例提供的电池管理单元中控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本发明第一实施例中提供了一种电池管理单元，用以解决监控单元与控制单元之间使用差分通信需要使用通信协议转换接口，导致成本高的问题，以及，用于解决在不使用通信协议转换接口的情况下，监控单元与控制单元之间布线需要走两对平行等长的差分线，走线难度大的问题。
本发明第一实施例所提供的电池管理单元中，在监控单元之间使用差分通信，考虑到监控单元与控制单元之间的印刷电路板(PCB)通信距离短、干扰较小，不需要使用差分通信也能够保证通信质量，并且不使用差分通信还可以降低走线难度，因此在监控单元与控制单元之间使用单端通信，并且不需要使用通信协议转换接口。
如图1所示，本发明实施例提供的电池管理单元100主要包括控制单元101以及N个监控单元(也称为CMC，Cell Management Circuit)102。
其中，N个监控单元102与N个电池模块103一一对应。
需要说明的是，一个电池模块103包括至少一个电池模组，一个电池模组由一个或多个单体电池或电芯组成。一个电池模块所包括的多个电池模组的组合方式不做限制，可以是串联，也可以是并联，还可以是串联和并联的组合。
具体地，第N级监控单元102通过第一单端信号传输线105从控制单元101获取控制指令，根据该控制指令获取所对应的第N级电池模块103的运行参数，将第N级电池模块103的运行参数以差分信号的形式，通过第一差分信号传输线104传输给第N-1级监控单元102。
具体地，第i级监控单元102获取所对应的第i级电池模块103的运行参数，以及通过第一差分信号传输线104从第i+1级监控单元102获取以差分信号的形式传输的第N级至第i+1级电池模块103的运行参数，并将第N级至第i级电池模块103的运行参数以差分信号的形式，通过第一差分信号传输线104传输给第i-1级监控单元102，其中，i为正整数且满足1<i≤N-1。
其中，第1级监控单元102获取所对应的第1级电池模块103的运行参数，以及通过第一差分信号传输线104从第2级监控单元102获取以差分信号的形式传输的第N级至第2级电池模块103的运行参数，并将第N级至第1级电池模块103的运行参数传输给控制单元101。
其中，第一单端信号传输线105为对第一差分信号传输线104转换得到。
其中，监控单元102获取的电池模块的运行参数可以是电池模块的电芯电压、电池模块的温度等。
具体地，第i级监控单元102获取所对应的第i级电池模块103的运行参数之前，从第i+1级监控单元102获取通过第一差分信号传输线104传输的控制指令。例如，控制单元通过第一单端信号传输线输出的控制指令，通过第一差分信号传输线依次传输给第N级至第1级监控单元后，第N级至第1级监控单元各自采集各自所对应的电池模块的运行参数。又例如，控制单元通过第一单端信号传输线输出的控制指令，传输至第N级监控单元后，该第N级监控单元采集对应的第N级电池模块的运行参数，并将该控制指令以及该第N级电池模块的运行参数，通过第一差分信号传输线传输给第N-1级监控单元，以此类推，直至第1级监控单元。又例如，控制单元通过第一单端信号传输线输出控制指令至第N级监控单元后，无需再逐级向下传递，第N-1级监控单元通过第一差分信号传输线获取到第N级监控单元传输的第N级电池模块的运行参数后，直接采集第N-1级电池模块的运行参数即可，以此类推。
具体地，N个监控单元102通过第一差分信号传输线104连接后呈菊花链拓扑结构分布。
一个具体实施方式中，第一差分信号传输线104包括第一传输线1041和第二传输线1042。第N级监控单元102与控制单元101连接的第一差分信号传输线104中的第一传输线1041连接第N级监控单元102的参考地或者浮空(图中仅以连接参考地位为例)，第二传输线1042作为第一单端信号传输线105。
一个具体实施方式中，第1级监控单元102通过第二差分信号传输线107，并依次经过第2级至第N-1级监控单元102，输出第N级至第1级电池模块103的运行参数至第N级监控单元102；第N级监控单元102通过第二单端信号传输线106，将第N级至第1级电池模块103的运行参数传输给控制单元101；其中，第二单端信号传输线106为对第二差分信号传输线107转换得到。
具体地，第二差分信号传输线107包括第三传输线1071和第四传输线1072，第N级监控单元102与控制单元101连接的第二差分信号传输线107中的第三传输线1071连接第N级监控单元102的参考地或浮空(图中仅以连接参考地为例)，第四传输线1072作为第二单端信号传输线106。
同样，在一个具体实施方式中，N个监控单元102通过第二差分信号传输线107连接后呈菊花链拓扑结构分布。
其中，第一差分信号传输线104采用通用异步收发(UART)协议传输差分信号。当然，第二差分信号传输线107也可以采用UART协议传输差分信号。需要说明的是，第一差分信号传输线以及第二差分信号传输线也可以采用其它信号传输方式，并非必须采用UART协议传输，也不是必须采用相同的协议传输。
一个具体实施方式中，该电池管理单元中还包括第三差分信号传输线108；该第三差分信号传输线连接第1级监控单元对应的第一差分信号传输线的输出端口，和第1级监控单元所对应的第二差分信号传输线的输入端口。需要说明的是，根据设计需求，第三差分信号传输线可以具有通信转化功能，在第一差分信号传输线和第二差分信号传输线采用的通信协议不同的情况下，第三差分信号传输线实现两者之间的通信转换。
一个具体实施方式中，控制单元101包括依次电连接的隔离模块1011、保护模块1012和微控制器1013。
其中，考虑到监控单元与微控制器的电位不同，监控单元位于高压区，微控制器位于低压区，为了避免损坏器件并保证高、低压区的绝缘不被影响，在控制单元中设置隔离模块1011，用于对保护模块1012传输的信号从低压信号转换为高压信号后，通过第一单端信号传输线传输给第N级监控单元，以及用于将第N级监控单元102通过第一单端信号传输线传输的信号，进行高压隔离后传输给保护模块1012。实施中，隔离模块1011可以采用容性隔离、数字隔离或者光隔离中的任意一种实现。当然，如果应用中还存在其它隔离方式，也可以应用于本发明实施例中。
隔离模块1011、保护模块1012和微控制器1013依次电连接的情况下，保护模块1012用于将微控制器输出的控制指令传输给隔离模块1011，以及用于对隔离模块1011传输的信号进行稳压处理后，传输给微控制器1013。实施中，保护模块1012通过对信号进行钳位处理，以控制信号电平在可控范围内，能够提高传输的信号电平的可控性，以及保护微控制器不被静电释放、浪涌信号等损坏。钳位电压可以根据实际使用情况灵活配置。保护模块1012可以采用钳位芯片或稳压管或TVS管等实现，即在第一单端信号传输线和低压区的参考地之间连接钳位芯片或稳压管等保护器件，使第一单端信号传输线上的信号电压不超过保护范围，防止损坏微控制器。
一个具体实施方式中，根据实际使用的需要，控制单元101还包括电平转换模块1014。隔离模块1011、保护模块1012和微控制器1013依次电连接的情况下，电平转换模块1014串接在保护模块1012和微控制器1013之间。电平转换模块1014用于将保护模块1012输出的信号的电平，按照微控制器1013的输入输出(I/O)基准电平进行转换后，输入至微控制器1013。应用中，电平转换模块1014可以使用转换芯片或MOS管实现。例如，电平转换模块将5V电压信号与3.3V电压信号相互转换，以实现保护模块输出的信号的电平与微控制器I/O电平的匹配。当然，也可以根据实际情况，在其它需要进行电平转换的位置设置电平转换模块。
需要说明的是，本发明第一实施例中的监控单元同时支持差分通信方式和单端通信方式，尤其是第N级监控单元。
当然，控制单元101中隔离模块1011和保护模块1012的位置可以互换，即控制单元101包括依次电连接的保护模块1012、隔离模块1011和微控制器1013(图中未示出)。具体地，隔离模块1011用于对微控制器1013传输的控制指令从低压信号转换为高压信号后，传输给保护模块1012，还用于对保护模块1012输出的信号，进行高压隔离后传输给微控制器1013。保护模块1012用于将隔离模块1011输出的信号，通过第一单端信号传输线传输给第N级监控单元102，还用于将所述第N级监控单元通过第二单端信号传输线传输的信号进行处理后，传输给隔离模块1011。
保护模块1012、隔离模块1011和微控制器1013依次电连接的情况下，电平转换模块1014串接在隔离模块1011和微控制器1013之间；电平转换模块1014用于将隔离模块1011输出的信号的电平，按照微控制器1013的输入输出基准电平进行转换后，输入至微控制器1013。
相对于现有技术而言，本发明实施例提供的电池管理单元中，各监控单元之间采用差分信号的形式通过第一差分信号传输线传输电池模块的运行参数，在与控制单元连接的第N级监控单元中，将第一差分信号传输线转换为第一单端信号传输线，使得监控单元与控制单元之间通过该第一单端信号传输线传输信号，从而在不需要设置通信协议转换接口的情况下，实现了监控单元与控制单元之间的单端信号传输，在保证信号的准确性和抗干扰性的情况下，节约了成本。并且，监控单元与控制单元之间不需要布设两对平行等长的差分线，降低了走线难度。
本发明第二实施例中提供了一种电池管理单元，该电池管理单元是第一实施例的一种具体结构。
如图2所示，该电池管理单元100中的N个监控单元102，通过第一差分信号传输线，以菊花链拓扑结构连接至控制单元101。N个电池模块103串联连接，每个电池模块103提供供电电压至相关联的监控单元102，从而使得第1级至第N级监控单元呈上升的电压阶梯。第N级监控单元102对应最高电位的电池模块103。
监控单元102之间通过第一差分信号传输线和第二差分信号传输线进行UART通信。其中，第m级监控单元102对应的第一差分信号传输线的发送端口与第m-1级监控单元102对应的第一差分信号传输线的接收端口连接，其中，1<m≤N。第L级监控单元102对应的第二差分信号传输线的发送端口，与第L+1级监控单元102对应的第二差分信号传输线的接收端口连接，其中，1≤L≤N-1。
其中，第1级监控单元102对应的第一差分信号传输线104末端的发送端口，通过第三差分信号传输线108，与第1级监控单元102对应的第二差分信号传输线首端的接收端口连接。
假设从控制单元到第1级监控单元为上行传输，从第1级监控单元到控制单元为下行传输，则第N级至第1级监控单元102之间的上行传输路径采用第一差分信号传输线104，下行传输路径采用第二差分信号传输线107。
第N级监控单元102与控制单元101通信的第一差分信号传输线104中包括第一传输线1041和第二传输线1042，其中，第一传输线1041连接第N级监控单元102的参考地或浮空(图中仅以连接参考地为例)，第二传输线1042作为第一单端信号传输线105与控制单元102通信。
同理，第N级监控单元102与控制单元101通信的第二差分信号传输线107中包括第三传输线1071和第四传输线1072，其中，第三传输线1071连接第N级监控单元102的参考地或浮空(图中仅以连接参考地为例)，第四传输线1072作为第二单端信号传输线106与控制单元101通信。
该实施例中，控制单元101包括依次电连接的隔离模块1011、保护模块1012、电平转换模块1014和微控制器1013。其中，隔离模块1011对第一单端信号传输线105传输的信号进行高压隔离，即从高压信号转换为低压信号后，传输给保护模块1012；保护模块1012对隔离模块1011传输的信号进行稳压处理后，传输给电平转换模块1014；电平转换模块1014对保护模块传输的信号的电平，按照微控制器1013输入输出基准电平进行转换后输出给微控制器1013。
同理，电平转换模块1014对微控制器1013输出的信号的电平，按照第N级监控单元102的输入输出基准电平进行转换后输出给保护模块1012；保护模块1012将电平转换模块输出的信号传输给隔离模块1011；隔离模块1011对保护模块输出的信号，从低压信号转换为高压信号后，通过第二单端信号传输线106传输给第N级监控单元102。
该实施例中，如果微控制器能够收发反相信号，则第二传输线1042和第四传输线1072可以是Txp传输线或Rxn传输线。如果微控制器不能收发反相信号，则第二传输线1042为第一差分信号传输线中的Txp传输线，第四传输线1072为第二差分信号传输线中的Rxp传输线。
该实施例中，假设监控单元的输出端口的输出电平是基于3.3V的基本电平，而微控制器的输入输出基准电平为5V，则需要电平转换模块进行电平转换。反之，假设监控单元的输出端口的输出电平是基于5V的基本电平，而微控制器的输入输出基准电平为3.3V，则需要电平转换模块进行电平转换。
本发明第三实施例中提供了一种电池管理单元，该电池管理单元是第一实施方式所描述的结构具体实施方式之一，如图3所示，该实施例与第二实施例的结构基本相同，不同之处仅在于：第二实施例与第一实施例中电池模块的正负极的方向相反，使得第1级至第N级监控单元呈下降的电压阶梯。
本发明第四实施例提供了一种电池管理单元，该电池管理单元的结构与第一实施例所提供的电池管理单元的结构基本相同，以下对于相同之处不再赘述，仅描述不同之处。不同之处在于根据设计需要在控制单元中增加了反相模块。
如图4所示，控制单元101中还包括反相模块1015。
隔离模块1011、保护模块1012和微控制器1013依次电连接的情况下，该反相模块1015串接在保护模块1012和微控制器1013之间即可。保护模块1012、隔离模块1011和微控制器1013依次电连接的情况下，反相模块1015串接在隔离模块1011和微控制器1013之间即可。
需要说明的是，考虑到微控制器不能处理反相信号的情况，本实施例中设置了反相模块，即第一单端信号传输线和第二单端信号传输线的信号电平，与微控制器能够处理的信号电平，互为反相，为了保证微控制器能够正常处理，增设反相模块，用于实现高电平信号与低电平信号之间的转换。当然，应用中，也可以将反相模块与电平转换模块(或者其他电路模块)集成在一个电路中实现，或者集成在应用中的其他电路模块中。
本发明第五实施例提供了一种电池管理单元，该电池管理单元是第四实施例的一种具体结构。如图5所示，该实施例所提供的电池管理单元的结构与第三实施例所提供的电池管理单元的结构基本相同，对于相同之处此处不再赘述，以下仅描述不同之处：
在保护模块1012和电平转换模块1014之间串接反相模块1015，该反相模块1015为一个二输入反相器。
第一单端信号传输线105为第一差分信号传输线104中的Txp传输线，第二单端信号传输线106为第二差分信号传输线107中的Rxp传输线。当然，通过利用反相模块，第一单端信号传输线也可以是第一差分信号传输线中的Txn传输线，第二单端信号传输线也可以是第二差分信号传输线中的Rxn传输线。
本发明第六实施例提供了一种电池管理单元，该电池管理单元是第四实施例的一种具体结构。如图6所示，该实施例所提供的电池管理单元的结构与第二实施例所提供的电池管理单元的结构基本相同，对于相同之处此处不再赘述，以下仅描述不同之处：
在保护模块1012和电平转换模块1014之间串接反相模块1015，该反相模块1015为一个二输入反相器。
本发明第七实施例中，结合图7所示的电路示意图，对以上第一至第六实施例中所提出的电池管理单元中的控制单元的具体设计进行举例说明。
该具体设计中，隔离模块1011包括第一电容701和第二电容702，保护模块1012包括第一稳压管703和第二稳压管704，反相模块1015包括第一反相器705和第二反相器706，电平转换模块1014包括第一电平转换子模块707和第二电平转换子模块708。
其中，第一电容701的一端连接第一单端信号传输线105，第一电容701与第一反相器705之间连接第一稳压管703到低压区的参考地，其中，第一稳压管703的正极连接低压区的参考地；第一反相器705的输出端连接第一电平转换子模块707的输入端，第一电平转换子模块707的输出端连接微控制器1013的输入端。
同理，微控制器1013的输出端连接第二电平转换子模块708的输入端，第二电平转换子模块708的输出端连接第二反相器706的输入端，第二反相器706与第二电容702之间连接第二稳压管704到低压区的参考地，其中，第二稳压管704的正极连接低压区的参考地；第二电容702的另一端连接第二单端信号传输线106。
其中，第一电平转换子模块707包括第一MOS管7071和第二MOS管7072。第一MOS管7071的栅极与第二MOS管7072的栅极连接后作为第一电平转换子模块707的输入端，第一MOS管7071的漏极与第二MOS管7072的漏极连接后作为第一电平转换子模块707的输出端。第一MOS管7071的源极输入电压V1，第二MOS管7072的源极连接低压区的参考地。
同理，第二电平转换子模块708包括第三MOS管7081和第四MOS管7082。第三MOS管7081的栅极与第四MOS管7082的栅极连接后作为第二电平转换子模块708的输入端，第三MOS管7081的漏极与第四MOS管7082的漏极连接后作为第二电平转换子模块708的输出端，该第二电平转换子模块带有反相功能。第三MOS管7081的源极输入电压V2，第四MOS管7082的源极连接低压区的参考地。需要说明的是，V1和V2分别是微控制器能够处理的电平信号，也是每一级监控单元能够处理的电平信号。
需要说明的是，此设计中仅以电容隔离为例，应用中隔离模块还可以使用数字隔离芯片等实现。该设计中保护模块采用稳压管实现，能够防止浪涌电压，但保护模块也可以采用ESD管或防护芯片实现，此处仅是一种举例。
并且，反相模块是根据需要设置，并非是必需，例如，如果电平转换模块具备信号反相的作用，或者，微控制器能够处理反相信号，则反相模块可以去掉。
以上各实施例中，第二差分信号传输线中的第三传输线可以直接连接第N级监控单元的参考地，但是第一差分信号传输线中的第一传输线在连接一阻值大于预设值的电阻后连接第N级监控单元的参考地，以避免电流过大造成器件损坏，或者，第一传输线可以直接浮空。
需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。
值得一提的是，以上各实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种电池管理单元，其特征在于，包括：控制单元以及N个监控单元，所述N个监控单元与N个电池模块一一对应；
第N级监控单元通过第一单端信号传输线从所述控制单元获取控制指令，根据所述控制指令获取所对应的第N级电池模块的运行参数，将第N级电池模块的运行参数以差分信号的形式，通过第一差分信号传输线传输给第N-1级监控单元；
第i级监控单元获取所对应的第i级电池模块的运行参数，以及通过所述第一差分信号传输线从第i+1级监控单元获取以差分信号的形式传输的第N级至第i+1级电池模块的运行参数，并将第N级至第i级电池模块的运行参数以差分信号的形式，通过所述第一差分信号传输线传输给第i-1级监控单元，其中，所述i为正整数且满足1<i≤N-1；
第1级监控单元获取所对应的第1级电池模块的运行参数，以及通过所述第一差分信号传输线从第2级监控单元获取以差分信号的形式传输的第N级至第2级电池模块的运行参数，并将第N级至第1级电池模块的运行参数传输给所述控制单元；
其中，所述第一单端信号传输线为对所述第一差分信号传输线转换得到。
2.根据权利要求1所述的电池管理单元，其特征在于，所述第i级监控单元获取所对应的第i级电池模块的运行参数之前，从第i+1级监控单元获取通过所述第一差分信号传输线传输的所述控制指令。
3.根据权利要求1所述的电池管理单元，其特征在于，所述第一差分信号传输线包括第一传输线和第二传输线；
所述第N级监控单元与所述控制单元连接的第一差分信号传输线中的第一传输线连接所述第N级监控单元的参考地或者浮空，第二传输线作为所述第一单端信号传输线。
4.根据权利要求1所述的电池管理单元，其特征在于，所述N个监控单元通过所述第一差分信号传输线连接后呈菊花链拓扑结构分布。
5.根据权利要求4所述的电池管理单元，其特征在于，所述第1级监控单元通过第二差分信号传输线，并依次经过第2级至第N-1级监控单元，输出所述第N级至第1级电池模块的运行参数至所述第N级监控单元；
所述第N级监控单元通过第二单端信号传输线，将第N级至第1级电池模块的运行参数传输给所述控制单元；
其中，所述第二单端信号传输线为对所述第二差分信号传输线转换得到。
6.根据权利要求5所述的电池管理单元，其特征在于，所述第二差分信号传输线包括第三传输线和第四传输线；
所述第N级监控单元与所述控制单元连接的第二差分信号传输线中的第三传输线连接所述第N级监控单元的参考地或者浮空，第四传输线作为所述第二单端信号传输线。
7.根据权利要求5或6所述的电池管理单元，其特征在于，还包括第三差分信号传输线；
所述第三差分信号传输线连接第1级监控单元对应的第一差分信号传输线的输出端口，和所述第1级监控单元对应的第二差分信号传输线的输入端口。
8.根据权利要求5或6所述的电池管理单元，其特征在于，所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器；
所述保护模块用于将所述微控制器输出的控制指令传输给所述隔离模块；
所述隔离模块用于对所述保护模块传输的信号从低压信号转换为高压信号后，通过所述第一单端信号传输线传输给所述第N级监控单元；
或者，
所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器；
所述隔离模块用于对所述微控制器传输的控制指令从低压信号转换为高压信号后，传输给所述保护模块；
所述保护模块用于将所述隔离模块输出的信号，通过所述第一单端信号传输线传输给所述第N级监控单元。
9.根据权利要求8所述的电池管理单元，其特征在于，若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述隔离模块还用于将所述第N级监控单元通过所述第二单端信号传输线传输的信号，进行高压隔离后传输给所述保护模块；所述保护模块用于对所述隔离模块传输的信号进行稳压处理后，传输给所述微控制器；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述保护模块还用于将所述第N级监控单元通过所述第二单端信号传输线传输的信号进行处理后，传输给所述隔离模块；所述隔离模块还用于对所述保护模块输出的信号，进行高压隔离后传输给所述微控制器。
10.根据权利要求9所述的电池管理单元，其特征在于，所述控制单元还包括电平转换模块；
若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述电平转换模块串接在所述保护模块和所述微控制器之间；所述电平转换模块用于将所述保护模块输出的信号的电平，按照所述微控制器的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述微控制器；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述电平转换模块串接在所述隔离模块和所述微控制器之间；所述电平转换模块用于将所述隔离模块输出的信号的电平，按照所述微控制器的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述微控制器。
11.根据权利要求10所述的电池管理单元，其特征在于，所述控制单元还包括反相模块；
若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，则所述反相模块串接在所述保护模块和所述微控制器之间；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，则所述反相模块串接在所述隔离模块和所述微控制器之间。
12.根据权利要求10所述的电池管理单元，其特征在于，若所述控制单元包括依次电连接的隔离模块、保护模块和微控制器，所述电平转换模块还用于将所述微控制器输出的信号的电平，按照所述第N级监控单元的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述保护模块；
若所述控制单元包括依次电连接的保护模块、隔离模块和微控制器，所述电平转换模块还用于将所述微控制器输出的信号的电平，按照所述第N级监控单元的输入输出基准电平进行转换后，输入至所述隔离模块。
13.根据权利要求5或6所述的电池管理单元，其特征在于，所述N个监控单元通过所述第二差分信号传输线连接后呈菊花链拓扑结构分布。
14.根据权利要求5或6所述的电池管理单元，其特征在于，所述第一差分信号传输线以及所述第二差分信号传输线分别采用通用异步收发协议传输差分信号。
15.一种电池系统，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的电池管理单元。
16.一种机动车，其特征在于，包括权利要求15所述的电池系统。
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