CN112448045A - 电池管理系统及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电池管理系统及电动汽车，有利于降低整车成本以及整车电池动力系统的整体布局。一种电池管理系统，该电池管理系统包括主控模块，所述电池管理系统还包括接触器控制模块和高压监测模块中的至少一者，其中：所述主控模块包括主控桥接芯片和主控芯片；所述接触器控制模块包括接触器桥接芯片和接触器驱动芯片，所述接触器驱动芯片通过所述接触器桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连；所述高压监测模块包括高压桥接芯片和高压监测芯片，所述高压监测芯片通过所述高压桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连。

Description

电池管理系统及电动汽车
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种电池管理系统及电动汽车。
背景技术
目前，对电池模组高压回路内的接触器进行驱动的模块是位于电池管理系统(battery Management System，BMS)的主控模块内的。主控模块是位于电池包外部的，这使得相关控制线束比较长，不利于控制整车成本，也不利于整车电池动力系统的整体布局。
发明内容
本公开的目的是提供一种电池管理系统及电动汽车，有利于降低整车成本以及整车电池动力系统的整体布局。
根据本公开的第一实施例，提供一种电池管理系统，该电池管理系统包括主控模块，所述电池管理系统还包括接触器控制模块和高压监测模块中的至少一者，其中：所述主控模块包括主控桥接芯片和主控芯片；所述接触器控制模块包括接触器桥接芯片和接触器驱动芯片，所述接触器驱动芯片通过所述接触器桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连；所述高压监测模块包括高压桥接芯片和高压监测芯片，所述高压监测芯片通过所述高压桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连。
可选地，所述电池管理系统还包括单体电池检测模块，其中所述单体电池检测模块通过所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连。
可选地，所述单体电池检测模块、所述接触器控制模块、所述高压监测模块和所述主控模块形成菊花链通信链路。
可选地，所述单体电池检测模块、所述接触器控制模块、所述高压监测模块和所述主控模块按任意顺序连接在所述菊花链通信链路上。
可选地，所述菊花链通信链路为双向菊花链通信链路。
可选地，所述接触器驱动芯片用于对电池模组高压回路内的接触器进行通断控制；所述接触器控制模块和/或所述电池模组高压回路内的接触器位于电池包内。
可选地，电池包内包括分流器和电池模组母线，所述高压监测模块位于所述电池包内，并靠近所述分流器和所述电池模组母线布置。
可选地，所述高压桥接芯片和所述高压监测芯片被集成在同一芯片上。
可选地，所述接触器控制模块和所述高压监测模块被集成在同一印刷线路板上。
根据本公开的第二实施例，提供一种电动汽车，该电动汽车包括根据本公开第一实施例所述的电池管理系统。
通过采用上述技术方案，由于接触器控制模块从主控模块中独立出来，使得主控模块只负责发送控制接触器通断的驱动指令，而接触器通断的具体执行动作由接触器驱动芯片负责，这有助于实现接触器控制模块的高匹配性和灵活性，使得接触器控制模块能够更好地适应不同电池包内接触器的不同安装位置，减小安装线束长度，减小成本。而且，如果电池包内的接触器及其周围元器件可以进行集成，则由于接触器控制模块与主控模块的分离，使得可以取消配电箱，大幅度降低成本，有效地提高了电池管理系统的集成度。通过将高压监测模块3从主控模块1中独立出来，实现了高低压的分离，增加了高低压之间的绝缘度，提高了电池管理系统的可靠性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的示意框图。
图2示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。
图3示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。
图4示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的示意框图。如图1所示，该电池管理系统包括主控模块1，该电池管理系统还包括接触器控制模块2和高压监测模块3中的至少一者。图1中示出的是电池管理系统包括接触器控制模块2和高压监测模块3这两者。继续参考图1，主控模块1包括主控桥接芯片11和主控芯片12。接触器控制模块2包括接触器桥接芯片21和接触器驱动芯片22，其中接触器驱动芯片22通过接触器桥接芯片21和主控桥接芯片11与主控芯片12相连。高压监测模块3包括高压桥接芯片31和高压监测芯片32，其中高压监测芯片32通过高压桥接芯片31和主控桥接芯片11与主控芯片12相连。
主控芯片12可以通过主控桥接芯片11和接触器桥接芯片21向接触器驱动芯片22发送驱动指令；接触器驱动芯片22可以基于驱动指令对电池模组高压回路内的接触器进行通断控制。
高压回路内的接触器可以包括例如本领域技术人员公知的主正接触器、主负接触器、预充接触器等。
高压监测芯片32可以用于对电池模组的电流、总电压、绝缘漏电和继电器烧结进行检测，并将检测结果通过高压桥接芯片31和主控桥接芯片11发送给主控芯片12，以及主控芯片12可以基于检测结果来监控电池模组的高压状态。
例如，高压监测模块3可以检测电池模组的采样电流值、总电压值、绝缘电压值、继电器烧结电压值，然后主控芯片12可以基于检测到的采样电流值、总电压值、绝缘电压值、继电器烧结电压值来分别确定电池模组的电流、总电压、结缘电阻、继电器烧结状态等等。
通过采用上述技术方案，由于接触器控制模块2从主控模块1中独立出来，使得主控模块1只负责发送控制接触器通断的驱动指令，而接触器通断的具体执行动作由接触器驱动芯片22负责，这有助于实现接触器控制模块2的高匹配性和灵活性，使得接触器控制模块2能够更好地适应不同电池包内接触器的不同安装位置，减小安装线束长度，减小成本。而且，如果电池包内的接触器及其周围元器件可以进行集成，则由于接触器控制模块2与主控模块1的分离，使得可以取消配电箱，大幅度降低成本，有效地提高了电池管理系统的集成度。通过将高压监测模块3从主控模块1中独立出来，实现了高低压的分离，增加了高低压之间的绝缘度，提高了电池管理系统的可靠性。
在一种实施方式中，接触器控制模块2可以位于电池包内，电池模组高压回路内的接触器也可以位于电池包内。这有助于减小安装线束长度，降低成本，提升整车的安全性能。
在一种实施方式中，电池包内包括分流器和电池模组母线，高压监测模块3位于电池包内，并靠近分流器和电池模组母线布置。这使得高压监测模块3能够在电池包内灵活布置，缩短了分流器、电池模组母线与高压监测模块3之间的线束，减少因线束过长而导致的干扰，而干扰减少了则能提高电流和电压的检测精度。
分流器串联在电池包的单体电池串联回路中，并且分流器可以是金属排，例如铜排、铝排等，优选使用铜排。在进行电流采样时，高压监测芯片32可以采集分流器上的电压，然后主控芯片12可以利用采集到的分流器上的电压来计算电池包的电流。借助分流器，能够使高压监测芯片32完成电压采样和电流采样，而且无需电流霍尔传感器及额外的微处理器等，无需同步时钟，简化了电路结构，减小了成本。
在一种实施方式中，高压桥接芯片31和高压监测芯片32可以被集成在同一芯片上。这样就能够增加集成度，减小成本。
在一种实施方式中，接触器控制模块2和高压监测模块3可以被集成在同一印刷线路板上。这样，就能够在印刷线路板内部，通过印刷线路板的铜箔实现相应模块的连接，降低成本，提高集成度。
图2示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。如图2所示，电池管理系统还包括单体电池检测模块4，用于分别检测电池包中单体电池的信息。其中，单体电池检测模块4可以通过主控桥接芯片11与主控芯片12相连。进一步地，单体电池检测模块4的数量可以是多个，每个单体电池检测模块用于分别检测关于部分单体电池的信息。例如，假设电池包总共包括24节单体电池，则第一单体电池检测模块检测第1-8节单体电池的信息，第二单体电池检测模块检测第9-16节单体电池的信息，第三单体电池检测模块检测第17-24节单体电池的信息。当然，各个单体电池检测模块所检测的单体电池的数量不同也是可行的。另外，单体电池的信息可以包括单体电池的电压、温度、均衡状态等等。
通过采用图2所示的技术方案，通过主控模块1、接触器控制模块2、高压监测模块3和单体电池检测模块4的组合连接，可以实现对电池模组的系统管理，以实现整车相应的应用需求，并且可以增加电池管理系统的集成度，降低整车成本，提高整车安全性能。
进一步参考图2，单体电池检测模块4、接触器控制模块2、高压监测模块3和主控模块1形成菊花链通信链路。而且，菊花链通信链路可以为双向菊花链通信链路。其中，各个模块中的桥接芯片可以将菊花链差分信号转换成串行外设接口(Serial PeripheralInterface，SPI)通信信号，实现SPI通信的目的，提高通信效率和速度。而且，菊花链通信可以采用隔离通信和非隔离通信中的至少一者。例如，通过将各个桥接芯片与隔离变压器、隔离电容器等相配合，即可实现隔离通信，无需增加额外的隔离通信模块和其他通信接口，减小了成本，增加了集成度。
在本公开中，单体电池检测模块4、接触器控制模块2、高压监测模块3和主控模块1可以按任意顺序连接在菊花链通信链路上。
例如，可以是，单体电池检测模块4与接触器控制模块2、高压监测模块3和主控模块1串联形成菊花链通信链路，而且它们的串联顺序不限制，例如，可以是以单体电池检测模块4、高压监测模块3、主控模块1、接触器控制模块2的顺序依次串联，也可是以单体电池检测模块4、接触器控制模块2、高压监测模块3、主控模块1的顺序依次串联，等等。
再例如，多个单体电池检测模块4之间通过菊花链通信链路连接，接触器控制模块2、高压监测模块3和主控模块1可以串联在菊花链通信链路上任意两个单体电池检测模块4中间。
再例如，接触器控制模块2、高压监测模块3可以分别串联在主控模块1的两端，以提高接触器控制模块2、高压监测模块3与主控模块1的通讯可靠性，降低通信延时，而且可以实现主控模块1与高压监测模块3、接触器控制模块2同时进行通信，以执行相应的高压监控及接触器控制任务。
再例如，接触器控制模块2、高压监测模块3相邻地串联在主控模块1的一端，接触器控制模块2和高压监测模块3可以更方便被集成在一起，降低成本，也便于电池包内的模块布置。
图2所示的菊花链通信链路是单体电池检测模块4、高压监测模块3、接触器控制模块2和主控模块1依序串联成回路的情况。由于单体电池检测模块4与高压监测模块3之间形成菊花链通信链路，高压监测模块3与接触器控制模块2之间形成菊花链通信链路，接触器控制模块2与主控模块1之间形成菊花链通信链路，主控模块1与单体电池检测模块4之间形成菊花链通信链路，所以多个单体电池检测模块4、接触器控制模块2、高压监测模块3和主控模块1之间形成一条完整的级联菊花链通信链路，这样，就能够通过接触器控制模块2将所有采样数据传输给主控模块1，主控模块1也可以通过菊花链通信链路向单体电池检测模块4、高压监测模块3、接触器驱动模块2发送采集指令，实现了主控模块1的自发送自接收功能，缩减了通信回路，例如高压监测模块3不必单独与主控模块1进行通信就能够将其采集到的数据传输给主控模块1。
图3示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。如图3所示，在一个菊花链通信链路的两个模块之间也可以并联至少一个或多个模块组成的分支菊花链通信链路，并在最后一个模块的菊花链通信末端连接形成回环。如图3所示，主控模块1、接触器控制模块2与多个单体电池检测模块4中的部分单体电池检测模块4组成总菊花链通信链路关系。多个单体电池检测模块4中的其余单体电池检测模块与高压监测模块3组成的菊花链通信链路作为一个分支连接到总菊花链通信链路里面，并在分支菊花链路里最后一个模块(在图3中为高压监测模块3)的菊花链通信链路连接形成回环。
虽然图3所示的是主控模块1、接触器控制模块2和部分单体电池检测模块4位于总菊花链通信链路上，剩余的单体电池检测模块4和高压监测模块3位于分支菊花链通信链路上。但是本领域技术人员应当理解的是，图3仅是示例，在实际应用中，主控模块1、接触器控制模块2、高压监测模块3和单体电池检测模块4中的任意模块均可以位于主菊花链通信链路上，任意模块均可以位于分支菊花链通信链路上。
通过采用图3所示的技术方案，通过主控模块1、接触器控制模块2、高压监测模块3和单体电池检测模块4的串联及并联的组合连接，可以实现对电池模组的系统管理，以实现整车相应的应用需求，并且可以增加电池管理系统的集成度，降低整车成本，提高整车安全性能。
在本公开中，各个桥接芯片可以自带通信协议，客户端按照既定的协议发送对应的指令和数据，各个桥接芯片即可识别具体的指令信息，把指令信息传输到驱动控制单元或者采集单元，进而达到驱动执行器件以及对信号进行采集的目的。这样，就无需使用可编程控制器，无需配合软件驱动和通信协议。
另外，各个桥接芯片可以具备采样功能。对于主控桥接芯片11而言，虽然可以具备采样功能，但是在主控模块1中只用于桥接通信功能，用于将主控芯片12的数字信号与菊花链通信差分信号进行相互转换。接触器桥接芯片21，除了用于将菊花链通信差分信号与接触器驱动芯片21的通信信号进行相互转换，也可以具备采样功能，以便在有需求时可以实现附加的采样功能。同样地，高压桥接芯片31除了用于将菊花链通信差分信号与高压监测芯片32的通信信号进行相互转换之外，也可以具备采样功能，以便在有需求时可以实现附加的采样功能，这样高压桥接芯片31就可以与高压监测芯片32集成在同一芯片上，实现高压监测功能与桥接通信功能的集成。
图4示出根据本公开一种实施例的电池管理系统的又一示意框图。如图4所示，接触器控制模块2与高压监测模块3集成在同一块印刷线路板上，而且单体电池检测模块4、接触器控制模块2、高压监测模块3、电池模组5、电池模组高压回路内的接触器(统一用标号6表示)均位于电池包100内。
根据本公开的又一实施例，提供一种电动汽车，该电动汽车包括根据本公开实施例的电池管理系统。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于，该电池管理系统包括主控模块，所述电池管理系统还包括接触器控制模块和高压监测模块中的至少一者，其中：
所述主控模块包括主控桥接芯片和主控芯片；
所述接触器控制模块包括接触器桥接芯片和接触器驱动芯片，所述接触器驱动芯片通过所述接触器桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连；
所述高压监测模块包括高压桥接芯片和高压监测芯片，所述高压监测芯片通过所述高压桥接芯片和所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括单体电池检测模块，其中所述单体电池检测模块通过所述主控桥接芯片与所述主控芯片相连。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，
所述单体电池检测模块、所述接触器控制模块、所述高压监测模块和所述主控模块形成菊花链通信链路。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述单体电池检测模块、所述接触器控制模块、所述高压监测模块和所述主控模块按任意顺序连接在所述菊花链通信链路上。
5.根据权利要求3或4所述的电池管理系统，其特征在于，所述菊花链通信链路为双向菊花链通信链路。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的电池管理系统，其特征在于，所述接触器驱动芯片用于对电池模组高压回路内的接触器进行通断控制；
所述接触器控制模块和/或所述电池模组高压回路内的接触器位于电池包内。
7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的电池管理系统，电池包内包括分流器和电池模组母线，其特征在于，所述高压监测模块位于所述电池包内，并靠近所述分流器和所述电池模组母线布置。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述高压桥接芯片和所述高压监测芯片被集成在同一芯片上。
9.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的电池管理系统，其特征在于，所述接触器控制模块和所述高压监测模块被集成在同一印刷线路板上。
10.一种电动汽车，其特征在于，该电动汽车包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的电池管理系统。
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