CN111605437B - 电池管理系统及电池管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池管理系统及电池管理方法，电池管理系统包括至少一个电池模组、至少一个电池管理芯片、至少一个采样电路、至少一个均衡电路、电源模块、中央控制单元以及故障唤醒电路，每个电池模组对应一个电池管理芯片、一个采样电路以及一个均衡电路，采样电路和均衡电路各自连接一个电池模组和一个电池管理芯片，所述故障唤醒电路分别连接所电池管理芯片、电源模块及中央控制单元。本发明提供的电池管理系统在休眠模式下，当均衡电路失效导致电池模组出现欠压或过压故障时，可以通过故障唤醒电路及时唤醒电池管理系统来对故障进行处理，避免了电池模组因持续过充电或过放电而损坏。

Description

电池管理系统及电池管理方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种电池管理系统及电池管理方法。

背景技术

电池作为电动汽车的核心为整车提供动力来源，受制造水平和工艺限制，目前生产的电池单体之间的参数会存在差异，随着使用时间的推移，电池单体之间的不一致性会进一步恶化。电池单体的不一致性会降低电池的使用寿命和系统的续航里程，严重时会导致电池损坏并带来安全隐患。

为解决电池单体的不一致性，目前最直接和有效的方法是运用均衡管理技术，均衡管理功能通常由电池管理系统(Battery Management System，BMS)实现。相对于电池单体的容量，目前电池管理系统的均衡能力很小，所以电池均衡过程需要较长时间。为减小电池管理系统对高压动力电池和车载低压蓄电池的能量消耗，在车辆不运行时，通常会将电池管理系统设置进入休眠模式。然而，为完成电池的均衡，在休眠模式下电池管理系统的均衡电路继续对电池单体的均衡管理，电池管理系统休眠后对电池单体失去了监控功能，如果均衡功能失控或者均衡电路元器件失效会使均衡电路对电池单体持续充电或者放电，导致电池单体出现欠压或者过压，这样非但没有达到均衡的效果，反而使电池单体的不一致性进一步恶化，如果不加以控制最终会导致电池单体损坏，甚至带来安全问题。

发明内容

本发明提供一种电池管理系统及电池管理方法，目的在于在休眠模式下均衡电路失效导致电池模组出现故障时及时唤醒电池管理系统来对故障进行处理。

本发明提供一种电池管理系统，包括至少一个电池模组、至少一个电池管理芯片、至少一个采样电路、至少一个均衡电路、电源模块、中央控制单元以及故障唤醒电路，每个所述电池模组对应一个所述电池管理芯片、一个所述采样电路以及一个所述均衡电路，所述采样电路和均衡电路各自连接一个所述电池模组和一个所述电池管理芯片，所述故障唤醒电路分别连接所述电池管理芯片、所述电源模块及所述中央控制单元；

其中，所述电池管理系统处于休眠模式且所述均衡电路失效导致所述电池模组出现故障时，所述采样电路采集所述电池模组的故障信号并通过所述电池管理芯片输送至所述故障唤醒电路；所述故障唤醒电路将所述故障信号转换成唤醒信号，以唤醒所述电源模块，进而唤醒与所述电源模块连接的所述中央控制单元。

可选的，所述电池管理系统包括一个电池模组、一个电池管理芯片、一个采样电路以一个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括一个隔离电路、一个检测电路及一个唤醒电路；所述隔离电路的输入端连接所述电池管理芯片，所述隔离电路的输出端连接所述检测电路的输入端和所述唤醒电路的输入端；所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元；所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块。

可选的，所述中央控制单元具有一个GPIO接口，所述电源模块具有一个唤醒引脚，所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元的GPIO接口，所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块的唤醒引脚。

可选的，所述电池管理系统包括至少两个串联的电池模组、至少两个串联的电池管理芯片、至少两个采样电路以及至少两个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括至少两个隔离电路、至少两个检测电路及一个唤醒电路，每个所述电池管理芯片对应一个所述隔离电路以及一个检测电路；每个隔离电路的输入端连接一个电池管理芯片，每个隔离电路的输出端连接一个检测电路的输入端，且所有隔离电路的输出端均连接所述唤醒电路的输入端；所有检测电路的输出端均连接所述中央控制单元；所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块。

可选的，所述电池管理系统包括至少两个串联的电池模组、至少两个串联的电池管理芯片、至少两个采样电路以及至少两个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括至少两个隔离电路、至少两个检测电路及至少两个唤醒电路，每个所述电池管理芯片对应一个所述隔离电路以及一个检测电路；每个隔离电路的输入端连接一个电池管理芯片，每个隔离电路的输出端连接一个检测电路的输入端，每个隔离电路的输出端连接一个唤醒电路的输入端；所有检测电路的输出端均连接所述中央控制单元；所有唤醒电路的输出端均连接所述电源模块。

可选的，所述中央控制单元具有至少两个GPIO接口，所述电源模块具有一个唤醒引脚，每个所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元的一个GPIO接口，每个所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块的唤醒引脚。

可选的，每个隔离电路的输出端通过第一开关元件连接对应的检测电路的输入端，且通过第二开关元件连接所述唤醒电路的输入端。

可选的，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为二极管。

可选的，所述故障信号通过所述隔离电路和所述唤醒电路转换成唤醒信号，所述故障信号通过所述隔离电路和所述检测电路转换成检测信号。

可选的，唤醒后的所述中央控制单元根据所述检测信号确认故障状态，并唤醒与所述中央控制单元连接的所述电池管理芯片，进而获取所述电池模组的故障信号以定位所述电池模组的故障。

可选的，所述唤醒电路的电源采用常供电方式，无故障信号输入所述隔离电路时，所述唤醒电路的输出端为低电平信号；当故障信号输入所述隔离电路时，所述唤醒电路的输入端的电平发生翻转，所述故障信号经过所述唤醒电路转换成高电平的唤醒信号并输送至所述唤醒引脚以唤醒所述电源模块。

可选的，所述电池管理系统还包括至少一个通信接口电路，所述通信接口电路连接所述电池管理芯片和所述中央控制单元，用于在所述电池管理芯片和所述中央控制单元之间进行信息交互和通信信号隔离。

可选的，每个所述电池管理芯片对应一个所述通信接口电路，或者，至少两个所述电池管理芯片共用同一个通信接口电路。

可选的，所述中央控制单元负责数据处理，通过所述通信接口电路读取所述电池管理芯片采集的所述电池模组的电压信号并进行分析，当所述电池模组需要均衡时，向所述电池管理芯片发送均衡开启指令和均衡时间信息。

可选的，所述电池模组包括串联的若干电池单体；所述均衡电路的均衡方式包括主动均衡和被动均衡，所述主动均衡时将所述电池模组中电压过高的电池单体的能量转移到整个电池模组或者电压较低的电池单体，对所述电池模组或者所述电池单体进行充电；所述被动均衡时将所述电池模组中电压过高的电池单体通过电阻进行放电。

可选的，所述电池模组的故障包括过压故障和欠压故障。

相应的，本发明还提供一种电池管理方法，包括：

电池管理系统在休眠模式下，所述均衡电路失效导致所述电池模组发生故障时，所述采样电路采集所述电池模组的故障信号并通过所述电池管理芯片输送至所述故障唤醒电路；

所述故障信号经所述故障唤醒电路转换成唤醒信号；以及

所述唤醒信号唤醒所述电源模块进而唤醒所述中央控制单元。

可选的，所述故障信号经所述故障唤醒电路还转换成检测信号，唤醒后的所述中央控制单元根据所述检测信号确认故障状态并唤醒所述电池管理芯片，进而获取所述电池模组的故障信号以定位所述电池模组的故障。

可选的，所述电池管理系统还包括：至少一个通信接口电路，所述通信接口电路连接所述电池管理芯片和所述中央控制单元的；唤醒后的所述中央控制单元通过所述通信接口电路唤醒所述电池管理芯片，并通过所述通信接口电路获取所述电池管理芯片中所述电池模组的故障信号。

综上所述，本发明提供一种电池管理系统及电池管理方法，电池管理系统包括至少一个电池模组、至少一个电池管理芯片、至少一个采样电路、至少一个均衡电路、电源模块、中央控制单元以及故障唤醒电路，每个所述电池模组对应一个所述电池管理芯片、一个所述采样电路以及一个所述均衡电路，所述采样电路和均衡电路各自连接一个所述电池模组和一个所述电池管理芯片，所述故障唤醒电路分别连接所述电池管理芯片、所述电源模块及所述中央控制单元。本发明提供的电池管理系统在休眠模式下，当均衡电路失效导致电池模组出现欠压或过压故障时，可以通过故障唤醒电路及时唤醒电池管理系统来对故障进行处理，避免了电池模组因持续过充电或过放电而损坏。进一步的，所述故障唤醒电路还包括检测电路，唤醒的电池管理系统可以通过所述检测电路对故障进行确认，以更好地定位故障。

附图说明

图1为本发明实施例一中提供的电池管理系统的结构图；

图2为本发明实施例一中提供的电池管理系统中故障唤醒电路的结构图；

图3为本发明实施例一中提供的电池管理方法的流程图；

图4为本发明实施例二中提供的电池管理系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的技术方案作详细的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。此外，需要说明的是，本文的框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机程序指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

实施例一

图1为本实施例提供的电池管理系统的结构图，图2为本实施例提供的电池管理系统中故障唤醒电路的结构图。参考图1和图2所示，本实施例提供一种电池管理系统(Battery Management System，BMS)，包括至少一个电池模组500、至少一个电池管理芯片800、至少一个采样电路600、至少一个均衡电路700、电源模块300、中央控制单元(Microcontroller Unit，MCU)200及故障唤醒电路100。每个所述电池模组500对应一个所述电池管理芯片800、一个所述采样电路600以及一个所述均衡电路700，所述采样电路600和所述均衡电路700各自连接一个所述电池模组500和一个所述电池管理芯片800，所述故障唤醒电路100分别连接所述电池管理芯片800、所述电源模块300及所述中央控制单元200，所述电池管理芯片800与所述中央控制单元200信号连接，例如，所述电池管理芯片800与所述中央控制单元200之间通过一通信接口电路100连接。

其中，所述采样电路600用于采集所述电池模组的电压信号并进行滤波处理后输送至所述电池管理芯片；所述均衡电路700用于接收所述电池管理芯片800的均衡指令后对所述电池模组500的电压进行均衡；所述通信接口电路400用于在所述电池管理芯片800和所述中央控制单元200之间进行信息交互和通信信号隔离；所述故障唤醒电路100用于所述电池管理系统在休眠模式下所述电池模组500出现故障时唤醒所述电源模块300，进而唤醒与所述电源模块300连接的所述中央控制单元200。

如图2所示，本实施例提供的电池管理系统中故障唤醒电路100包括：一隔离电路10、一检测电路20及一唤醒电路30。所述隔离电路10的输入端与所述电池管理芯片800连接，所述隔离电路10的输出端连接所述检测电路20的输入端和唤醒电路30的输入端；所述检测电路20的输出端连接所述中央控制单元200(例如是连接中央控制单元200的GPIO接口)，所述唤醒电路30的输出端连接所述电源模块300(例如是连接电源模块300的唤醒引脚(wake up pin))。

所述隔离电路10的输出端通过第一开关元件D1与所述检测电路20的输入端连接，所述隔离电路10的输出端通过第二开关元件D2与所述唤醒电路30的输入端连接。所述第一开关元件D1和所述第二开关元件D2将所述检测电路20和所述唤醒电路30分开，便于所述检测电路20和所述唤醒电路30各自实现其唤醒功能和检测功能，避免相互之间的干扰。本实施例中，所述第一开关元件D1和所述第二开关元件D2均为二极管，例如为均为正向导通的二极管，在本发明其他实施例中也可以采用其他开关器件。所述检测电路20和所述唤醒电路30所需的电平不同，例如所述检测电路20的电平为5V，所述唤醒电路30的电平为12V，故需要所述第一开关元件D1和所述第二开关元件D2将两者分开，避免两者连接到一起，产生影响。另外，所述唤醒电路30的电源采用常供电方式，所述检测电路20未采用常供电方式，在休眠模式下，检测电路20处于下电状态，唤醒电路30处于上电状态，设置所述第一开关元件D1和所述第二开关元件D2可以避免唤醒电路30向检测电路20供电，以使检测电路20下电。

所述隔离电路10分别连接电池管理系统(BMS)的高压区和低压区，将来自高压区的故障信号转换成低压区可识别的故障信号，并传送至低压区的唤醒和检测电路。在本实施例中，如图2所示，所述电源模块300上可以设置有唤醒引脚(wake up pin)，所述唤醒引脚与所述唤醒电路30的输出端连接，所述中央控制单元200上设置有通用可编程输入/输出(General Purpose Input Output，GPIO)接口，所述GPIO接口与所述检测电路20的输出端连接。所述唤醒电路30的电源采用常供电方式，无故障信号输入所述隔离电路10时，所述唤醒电路30的输出端为低电平信号；当故障信号输入所述隔离电路10时，所述唤醒电路30的输入端电平发生翻转，所述故障信号经过所述唤醒电路30后，在所述唤醒电路30的输出端产生高电平的唤醒信号并输送至所述电源模块300的唤醒引脚，进而唤醒所述电源模块300。唤醒后的所述电源模块300为所述中央控制单元200提供电源，唤醒所述中央控制单元200进而唤醒电池管理系统。

另外，在故障信号输入所述隔离电路10时，由于所述检测电路20未采用常供电方式，即在所述中央控制单元200唤醒前，所述检测电路20未导通。所述中央控制单元200唤醒后，所述检测电路20与所述中央控制单元200导通，所述检测电路20的输入端发生电平翻转，经过所述检测电路20输送至所述中央控制单元200的GPIO接口，唤醒后的所述中央控制单元200根据所述GPIO接口的电平状态判断是否发生故障。

具体的，本实施例中所述电池模组500由数个电池单体串联组成，其是高压动力电池组的一部分，为整车提供动力来源。

所述电池管理芯片800具有电池单体电压采集功能和均衡控制功能，即所述电池管理芯片800包括采集通道和均衡控制通道，所述采样电路600连接所述电池单体和所述采样通道，用于采集所述电池单体的电压信号并进行滤波处理后输送至所述电池管理芯片800，所述均衡电路700连接所述电池单体和所述均衡控制通道，用于接收所述电池管理芯片800发送的均衡指令后对所述电池单体的电压进行均衡。所述均衡电路700的均衡方式包括主动均衡和被动均衡，所述主动均衡是将所述电池模组500中电压过高的电池单体的能量转移到整个电池模组500或者电压较低的电池单体，对所述电池模组500或者所述电池单体进行充电；所述被动均衡则是将所述电池模组500中电压过高的电池单体通过电阻进行放电。

所述电池管理芯片800将采集到的所述电池单体电压信号发送至所述中央控制单元200，接收所述中央控制单元200的命令进行均衡控制。具体的，所述电池管理芯片800可接收中央控制单元200的命令进入低功耗的休眠模式，在休眠模式下所述电池管理芯片800向所述均衡电路700发送的均衡指令仍然有效，即在所述电池管理芯片800处于休眠模式下，所述均衡电路700仍对所述电池单体电压进行均衡。进一步的，所述电池管理芯片800在休眠模式下可进行过压和欠压故障检测，所述均衡电路700失效导致所述电池单体出现欠压或过压故障时，激活所述电池管理芯片800上的故障引脚(Fault)，使所述电池管理芯片800输出高电平故障信号。

所述电池管理芯片800通过所述通信接口电路400连接所述中央控制单元200，将所述电池管理芯片800输出的信号转换成所述中央控制单元200能够识别的信号，并且将所述中央控制单元200发出的信号转换成所述电池管理单元800能够识别的信号进而实现两者之间的信息交互。由于所述电池管理芯片800处于高压动力电池所在的高压区，所述中央控制单元200处于车载蓄电池所在的低压区，所以所述通信接口电路400还具有通信信号隔离的作用。需要说明的是，本实施例中的某器件或电路处于高压区是指该器件或电路与高压电池连接，相应的，某器件或电路处于低压区是指该器件或电路与低压电池连接。

所述中央控制单元200负责数据处理，通过所述通信接口电路400读取所述电池管理芯片800采集的所述电池单体的电压信号进行分析，当某一电池单体需要均衡时，向所述电池管理芯片800发送均衡开启指令和均衡时间。车辆处于静态时，所述中央控制单元200命令所述电源模块300下电，使电池管理系统进入休眠模式，减小对车载蓄电池的电流消耗。

所述电源模块300处于低压区，为所述中央控制单元200和低压区其他电路提供电源，可接收所述中央控制单元200的命令关闭电源输出。所述电源模块300无输出电源时整个低压区会进入低功耗的休眠模式。所述电源模块300使用常供电方式，具有唤醒引脚(wake up pin)，在休眠模式下，唤醒引脚接收到高电平信号后电源模块300会被唤醒进入正常工作模式，为所述中央控制单元200和其他负载提供电源，使整个电池管理系统进入正常工作模式。

下面参考图1和图2详细说明本实施例提供的电池管理系统的工作原理。

首先，所述电池管理芯片800通过所述采样电路600采集电池模组500的电压信号并通过所述通信接口电路400输送至所述中央控制单元200进行分析，所述中央控制单元200根据数据分析结果通过所述通信接口电路400向所述电池管理芯片800发送均衡指令，所述电池管理芯片800接收到所述均衡指令后通过控制所述均衡电路700对所述电池模组500的电压进行均衡管理；

以及，在车辆处于静态时，所述中央控制单元200通过所述通信接口电路400命令所述电池管理芯片800进入休眠模式，使高压区处于休眠模式，同时所述中央控制单元200命令所述电源模块300下电，所述电源模块300接受命令后关闭电源输出，所以低压区也会进入休眠模式，进而整个电池管理系统进入低功耗的休眠模式；

当电池管理系统处于休眠模式下，所述均衡电路700失效，例如当均衡指令失效或者均衡电路元器件失效时，会导致所述均衡电路700将会一直处于工作状态，所述电池模块500中的电池单体会持续充电或者放电，当电池单体电压达到所述电池管理芯片800中设置的过压或欠压阈值时会触发所述电池管理芯片800内部故障报警机制，使所述电池管理芯片800输出一个高电平的故障信号。所述故障唤醒电路100对故障信号进行隔离和转换，输出一个所述电源模块300能够识别的唤醒信号，所述电源模块300检测到唤醒信号后从休眠模式进入到正常工作模式并向所述中央控制单元200供电，此时整个低压区处于唤醒状态，唤醒后的所述中央控制单元200可通过GPIO接口的状态确认故障。另外，唤醒的所述中央控制单元200可通过所述通信接口电路400唤醒处于高压区的所述电池管理芯片800，至此整个电池管理系统处于唤醒状态。而且所述中央控制单元200可通过述通信接口电路400读取电池单体的具体信息，然后再进行下一步动作。

需要说明的是，本实施例中所述电池模组500出现过压故障或欠压故障时，所述电池管理芯片800均输出相同的故障信号，所述故障唤醒电路100中的第一开关元件D1和第二开关元件D2均处于导通状态，当中央控制单元200唤醒后，通过电池管理芯片800中存储的电池单体信息进行具体判断。在本发明其他实施例中，所述电池管理芯片800也可与根据不同的故障(过压故障或欠压)输出不同的故障信号，在此本发明不作限定。

相应的，本实施例还提供一种电池管理方法，采用以上所述的电池管理系统，如图3所示，本实施例提供的电池管理方法包括：

S01：电池管理系统在休眠模式下，所述均衡电路700失效导致所述电池模组500发生故障时，所述采样电路600采集所述电池模组500的故障信号并通过所述电池管理芯片800输送至所述故障唤醒电路100；

S02：所述故障信号经所述故障唤醒电路100转换成唤醒信号；以及

S03：所述唤醒信号唤醒所述电源模块300进而唤醒所述中央控制单元200。

在本实施例中，所述故障信号经所述故障唤醒电路100还转换成检测信号，唤醒后的所述中央控制单元200根据所述检测信号确认故障状态并唤醒所述电池管理芯片800，进而获取所述电池模组的故障信号以定位所述电池模组500的故障。

其中，唤醒后的所述中央控制单元200通过所述通信接口电路400唤醒所述电池管理芯片800，并通过所述通信接口电路400获取所述电池管理芯片800中所述电池模组500的故障信号，以确认和定位发生故障的电池模组500中的电池单体。

实施例二

在实际的电动车辆中通常含有多个电池模组，为实现对多个电池模组的均衡管理，本实施例提供一种电池管理系统，参考图1、图2及图4所示，本实施例中电池管理系统包括至少两个串联的电池模组500、至少两个串联的电池管理芯片800、至少两个采样电路600、至少两个均衡电路700、电源模块300、中央控制单元200及故障唤醒电路100；所述故障唤醒电路100包括至少两个隔离电路10、至少两个检测电路20及至少两个唤醒电路30；每个所述隔离电路10的输入端连接一个所述电池管理芯片800，每个所述隔离电路10的输出端连接一个所述检测电路20的输入端，每个所述隔离电路10的输出端连接一个所述唤醒电路30的输入端；所有检测电路20的输出端均连接所述中央控制单元200；所有唤醒电路30的输出端均连接所述电源模块300。

所述中央控制单元200具有至少两个GPIO接口，所述电源模块300具有一个唤醒引脚(wake up pin)，每个所述检测电路20的输出端连接所述中央控制单元200的一个GPIO接口，每个所述唤醒电路20的输出端连接所述电源模块300的唤醒引脚。本实施例中，每个隔离电路10的输出端可以通过第一开关元件连接对应的检测电路20的输入端，每个隔离电路10的输出端可以通过第二开关元件连接所述唤醒电路30的输入端。所述第一开关元件和所述第二开关元件例如可以均为二极管。

所述故障唤醒电路100也可以包括至少两个隔离电路10、至少两个检测电路20及一个唤醒电路30，即所述故障唤醒电路100中的唤醒电路30可以共用。具体的，每个所述隔离电路10的输入端连接一个所述电池管理芯片800，每个所述隔离电路10的输出端连接一个所述检测电路20的输入端，且所有隔离电路10的输出端均连接一个所述唤醒电路30的输入端；所有检测电路20的输出端均连接所述中央控制单元200；所述唤醒电路30的输出端连接所述电源模块300。

本实施例中，电池管理系统还包括连接在所述中央控制单元200和所述电池管理芯片800之间的通信接口电路400。所述通信接口电路400的数量可以是一个，即串联的电池管理芯片800共用一个通信接口电路400与所述中央控制单元200进行信息交互通信信号隔离；所述通信接口电路400的数量是多个，每个所述电池管理芯片800对应一个所述通信接口电路400，或者，至少两个所述电池管理芯片800共用同一个通信接口电路400。

以下结合图4详细介绍本实施例提供的电池管理系统，如图4所示，所述电池管理系统包括n(n大于或等于2)个串联连接的电池模组(电池模组1、电池模组2…电池模组n)、n个串联连接的电池管理芯片(电池管理芯片1、电池管理芯片2…电池管理芯片n)、n个采样电路(采样电路1、采样电路2…采样电路n)、n个均衡电路(均衡电路1、均衡电路2…均衡电路n)、电源模块、中央控制单元及故障唤醒电路。每个所述电池模组均通过一个所述采样电路和一个所述均衡电路与一个所述电池管理芯片连接，n个所述电池管理芯片通过一个通信接口电路与所述中央控制单元连接。所述中央控制单元上包括n个GIPO接口(GIPO1、GIPO2…GIPOn)，n个所述电池管理芯片通过所述故障唤醒电路与所述中央控制单元上的相应GIPO接口连接，并通过所述故障唤醒电路与所述电源模块的唤醒引脚(wake up pin)连接。

示例性的，所述故障唤醒电路包括n个隔离电路(隔离电路1、隔离电路2…隔离电路n)、n个第一开关元件(D11、D21…Dn1)、n个第二开关元件(D12、D22…Dn2)及n个检测电路(检测电路1、检测电路2…检测电路n)，n个所述隔离电路输入端分别与n个所述电池管理芯片对应连接，n个所述隔离电路输出端分别通过n个所述第一开关元件与所述中央控制单元的n个GIPO接口对应连接，n个所述隔离电路输出端分别通过n个所述第二开关元件共同连接到一个所述唤醒电路的输入端，所述唤醒电路的输出端与电源模块的唤醒接口(wake uppin)连接。本实施例中，所述故障唤醒电路中n个隔离电路共用一个唤醒电路连接至电源模块，简化了电池管理系统的电路设置并且降低了成本。

需要说明的是，所述故障唤醒电路也可以配置至少两个唤醒电路，如配置n个唤醒电路，n个唤醒电路分别于与n个隔离电路的对应连接；或者所述唤醒电路的数量也可以小于n，即存在至少两个个隔离电路共用一个唤醒电路的情况。

结合上文可知，本实施例提供的电池管理系统在休眠模式下，当某一均衡电路发生失效后导致其对应的电池模组发生欠压或者过压故障，对应的电池管理芯片会输出故障信号，经过故障唤醒电路的转换，唤醒低压区的电源模块进而唤醒中央控制单元，所述中央控制单元唤醒后通过检测GPIO接口的电平状态确认故障并且可以定位具体是哪个电池模组发生故障。所述中央控制单元可通过通信接口电路唤醒整个高压区所有的电池管理芯片，然后通过读取每个电池管理芯片的寄存器数据进一步确认故障并且可以定位到具体哪个电池单体发生故障，至此整个电池管理系统处于唤醒状态，可将故障进一步上报，等待后续处理。

综上所述，本发明提供一种电池管理系统及电池管理方法，电池管理系统包括至少一个电池模组、至少一个电池管理芯片、至少一个采样电路、至少一个均衡电路、电源模块、中央控制单元以及故障唤醒电路，每个所述电池模组对应一个所述电池管理芯片、一个所述采样电路以及一个所述均衡电路，所述采样电路和均衡电路各自连接一个所述电池模组和一个所述电池管理芯片，所述故障唤醒电路分别连接所述电池管理芯片、所述电源模块及所述中央控制单元。本发明提供的电池管理系统在休眠模式下，当均衡电路失效导致电池模组出现欠压或过压故障时，可以通过故障唤醒电路及时唤醒电池管理系统来对故障进行处理，避免了电池模组因持续过充电或过放电而损坏。进一步的，所述故障唤醒电路还包括检测电路，唤醒的电池管理系统可以通过所述检测电路对故障进行确认，以更好地定位故障。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (17)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括至少一个电池模组、至少一个电池管理芯片、至少一个采样电路、至少一个均衡电路、电源模块、中央控制单元以及故障唤醒电路，每个所述电池模组对应一个所述电池管理芯片、一个所述采样电路以及一个所述均衡电路，所述采样电路和所述均衡电路各自连接一个所述电池模组和一个所述电池管理芯片，所述故障唤醒电路分别连接所述电池管理芯片、所述电源模块及所述中央控制单元；

其中，所述电池管理系统处于休眠模式且所述均衡电路失效导致所述电池模组出现故障时，所述采样电路采集所述电池模组的故障信号并通过所述电池管理芯片输送至所述故障唤醒电路；所述故障唤醒电路将所述故障信号分别转换成唤醒信号和检测信号，以通过所述唤醒信号唤醒所述电源模块，进而唤醒与所述电源模块连接的所述中央控制单元；以及，唤醒后的所述中央控制单元根据所述检测信号确认所述电池模组的故障状态，并唤醒与所述中央控制单元连接的电池管理芯片，进而获取所述电池模组的故障信号以定位所述电池模组的故障。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括一个电池模组、一个电池管理芯片、一个采样电路以一个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括一个隔离电路、一个检测电路及一个唤醒电路；所述隔离电路的输入端连接所述电池管理芯片，所述隔离电路的输出端连接所述检测电路的输入端和所述唤醒电路的输入端；所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元；所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央控制单元具有一个GPIO接口，所述电源模块具有一个唤醒引脚，所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元的GPIO接口，所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块的唤醒引脚。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括至少两个串联的电池模组、至少两个串联的电池管理芯片、至少两个采样电路以及至少两个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括至少两个隔离电路、至少两个检测电路及一个唤醒电路，每个所述电池管理芯片对应一个所述隔离电路以及一个检测电路；每个隔离电路的输入端连接一个电池管理芯片，每个隔离电路的输出端连接一个检测电路的输入端，且所有隔离电路的输出端均连接所述唤醒电路的输入端；所有检测电路的输出端均连接所述中央控制单元；所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块。

5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括至少两个串联的电池模组、至少两个串联的电池管理芯片、至少两个采样电路以及至少两个均衡电路；

其中，所述故障唤醒电路包括至少两个隔离电路、至少两个检测电路及至少两个唤醒电路，每个所述电池管理芯片对应一个所述隔离电路、一个检测电路以及一个唤醒电路；每个隔离电路的输入端连接一个电池管理芯片，每个隔离电路的输出端连接一个检测电路的输入端，每个隔离电路的输出端连接一个唤醒电路的输入端；所有检测电路的输出端均连接所述中央控制单元；所有唤醒电路的输出端均连接所述电源模块。

6.根据权利要求4或5所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央控制单元具有至少两个GPIO接口，所述电源模块具有一个唤醒引脚，每个所述检测电路的输出端连接所述中央控制单元的一个GPIO接口，每个所述唤醒电路的输出端连接所述电源模块的唤醒引脚。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述隔离电路的输出端通过第一开关元件连接对应的检测电路的输入端，且通过第二开关元件连接所述唤醒电路的输入端。

8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为二极管。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述故障信号通过所述隔离电路和所述唤醒电路转换成唤醒信号，所述故障信号通过所述隔离电路和所述检测电路转换成检测信号。

10.根据权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于，所述电源模块具有一个唤醒引脚；所述唤醒电路的电源采用常供电方式，无故障信号输入所述隔离电路时，所述唤醒电路的输出端为低电平信号；当故障信号输入所述隔离电路时，所述唤醒电路的输入端的电平发生翻转，所述故障信号经过所述唤醒电路转换成高电平的唤醒信号并输送至所述唤醒引脚以唤醒所述电源模块。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括至少一个通信接口电路，所述通信接口电路连接所述电池管理芯片和所述中央控制单元，用于在所述电池管理芯片和所述中央控制单元之间进行信息交互和通信信号隔离。

12.根据权利要求11所述的电池管理系统，其特征在于，每个所述电池管理芯片对应一个所述通信接口电路，或者，至少两个所述电池管理芯片共用同一个通信接口电路。

13.根据权利要求11所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央控制单元负责数据处理，通过所述通信接口电路读取所述电池管理芯片采集的所述电池模组的电压信号并进行分析，当所述电池模组需要均衡时，向所述电池管理芯片发送均衡开启指令和均衡时间信息。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池模组包括串联的若干电池单体；所述均衡电路的均衡方式包括主动均衡和被动均衡，所述主动均衡时将所述电池模组中电压过高的电池单体的能量转移到整个电池模组或者电压较低的电池单体，对所述电池模组或者所述电池单体进行充电；所述被动均衡时将所述电池模组中电压过高的电池单体通过电阻进行放电。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池模组的故障包括过压故障和欠压故障。

16.一种电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法应用于如权利要求1-15中任一项所述的电池管理系统，所述电池管理方法包括：

电池管理系统在休眠模式下，所述均衡电路失效导致所述电池模组发生故障时，所述采样电路采集所述电池模组的故障信号并通过所述电池管理芯片输送至所述故障唤醒电路；

所述故障信号经所述故障唤醒电路分别转换成唤醒信号和检测信号；

所述唤醒信号唤醒所述电源模块进而唤醒所述中央控制单元；以及

唤醒后的所述中央控制单元根据所述检测信号确认故障状态并唤醒所述电池管理芯片，进而获取所述电池模组的故障信号以定位所述电池模组的故障。

17.根据权利要求16所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理系统还包括至少一个通信接口电路，所述通信接口电路连接所述电池管理芯片和所述中央控制单元；唤醒后的所述中央控制单元通过所述通信接口电路唤醒所述电池管理芯片，并通过所述通信接口电路获取所述电池管理芯片中所述电池模组的故障信号。

Images