CN113928124A - 一种用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车，包括电池控制单元和电芯控制单元。其中，电池控制单元设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元设置在电动汽车的高压区域，高压区域与所述低压区域之间设置有隔离区域，电池控制单元和电芯控制单元分别包括低压无线通讯模块和高压无线通讯模块，以用于电池控制单元和电芯控制单元的数据通讯。由于高压区域与低压区域不存在线束连接，不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，使得电动汽车整车布线得到简化，节约成本，减少高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障，同时降低了低压区域电子零部件因跨接线束绝缘层损坏而引起损坏的概率。

Description

一种用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车技术领域，具体涉及一种用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System，BMS)是新能源电动汽车电池系统和储能电池系统的一个重要纽带，用于对电池组的电压、温度、电流、SOC、SOH等各项参数起到整体的把控，以最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。因此，BMS性能的好坏，直接决定了新能源汽车整车性能的好坏。在整车电气架构中存在高压区域（电池包内）和低压区域（电池包外），高低压部件和高低压区域的分隔，能极大地避免车辆乘员触电，部件被高压能量损坏，由于BMS不可能不与低压部分连接，因此BMS的高低压部分解耦后，能显著提高新能源汽车的安全性和可靠性。

发明内容

本申请提供一种用于电动汽车的电池管理系统，以解决现有技术中电池管理系统高低压隔离存在安全隐患的技术问题。

第一方面，一实施例中提供一种用于电动汽车的电池管理系统，包括电池控制单元和电芯控制单元；所述电池控制单元设置在所述电动汽车的低压区域，所述电芯控制单元设置在所述电动汽车的高压区域；所述高压区域与所述低压区域之间设置有隔离区域，所述隔离区域用于所述高压区域与所述低压区域之间的高低电压隔离；

所述电池控制单元包括第一电源模块、微控制器、通信模块和低压无线通讯模块；

所述第一电源模块与所述电动汽车的低电压蓄电池连接，用于从所述低电压蓄电池获取电能，以为所述电池控制单元提供电源；

所述通信模块与所述微控制器连接，用于通过所述电动汽车的通信线将所述微控制器连接到所述电动汽车的整车通信网络；

所述微控制器用于获取所述电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将所述低压区电气数据通过所述通信模块发送给所述整车通信网络；

所述低压无线通讯模块与所述微控制器连接，用于从设置在所述高压区域的所述电芯控制单元获取高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述微控制器；所述微控制器还用于将所述高压区电气数据通过所述通信模块发送到所述整车通信网络；

所述电芯控制单元包括高压无线通讯模块、电池采样芯片、高压开关、降压模块和第二电源模块；

所述高压开关与所述降压模块连接，用于打开或关闭所述降压模块和所述电动汽车的高压动力电池的连接；

所述降压模块与所述第二电源模块连接，用于对将所述高压动力电池输出的电能降压后输出给所述第二电源模块；

所述第二电源模块用于将所述降压模块输出的电能作为所述电芯控制单元的电源；

所述电池采样芯片与所述高压无线通讯模块连接；所述电池采样芯片用于获取所述高压区电气数据，并通过所述高压无线通讯模块将所述高压区电气数据发送给所述低压无线通讯模块；所述高压区电气数据包括所述高压动力电池的电芯电压、电芯电流和/或电芯温度。

一实施例中，所述电池控制单元还包括模拟信号输入模块、数字信号输入模块和/或数字信号输出模块；

所述数字信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述数字传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述模拟信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述模拟传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述数字信号输出模块与所述微控制器连接；所述微控制器还用于通过所述通信模块获取所述整车通信网络发出的数字控制信号，并通过所述数字信号输出模块将所述数字控制信号发送给所述电动汽车的低压区域电气设备。

一实施例中，所述电芯控制单元还包括电量均衡模；所述电量均衡模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，所述电量均衡模块用于均衡所述高压动力电池中各个电池单元的电量。

一实施例中，所述电芯控制单元还包括绝缘检测模块和/或高压继电器黏连监测模块；

所述绝缘检测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压开关连接，用于检测所述高压开关的绝缘性；

所述高压继电器黏连监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压开关连接，用于检测所述高压开关的继电器的黏连性。

一实施例中，所述电芯控制单元还包括电压监测模块；所述电压监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于监测所述高压动力电池的电芯电压，并将监测获取的电芯电压值发送给所述电池采样芯片。

一实施例中，所述电芯控制单元还包括温度监测模块；所述温度监测模块分别与所述电池采样芯片和设置在所述高压动力电池上的温度传感器连接；所述温度监测模块用于获取所述高压动力电池的电芯温度。

第二方面，一实施例中提供一种用于电动汽车的电池管理系统，包括电池控制单元、电芯控制单元和电压隔离单元；所述电池控制单元设置在所述电动汽车的低压区域，所述电芯控制单元设置在所述电动汽车的高压区域；所述电压隔离单元设置在所述电动汽车的隔离区域；所述隔离区域设置在所述高压区域与所述低压区域之间，所述隔离区域用于所述高压区域与所述低压区域之间的高低电压隔离；

所述电池控制单元包括第三电源模块、微控制器、通信模块和菊花链通讯模块；

所述第三电源模块与所述电动汽车的低电压蓄电池连接，用于从所述低电压蓄电池获取电能，以为所述电池控制单元提供电源；

所述通信模块与所述微控制器连接，用于通过所述电动汽车的通信线将所述微控制器连接到所述电动汽车的整车通信网络；

所述微控制器用于获取所述电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将所述低压区电气数据通过所述通信模块发送给所述整车通信网络；

所述菊花链通讯模块分别与所述微控制器和所述电压隔离单元连接；

所述电压隔离单元包括第一变压器和第二变压器；所述第一变压器分别与所述菊花链通讯模块和所述第二变压器连接，所述第二变压器与所述电芯控制单元连接；所述电压隔离单元用于从设置在所述高压区域的所述电芯控制单元获取高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述菊花链通讯模块；所述菊花链通讯模块用于解析所述高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述微控制器；所述微控制器还用于将所述高压区电气数据通过所述通信模块发送到所述整车通信网络；

所述电芯控制单元包括电池采样芯片、变压驱动模块、第三变压器和第四电源模块；

所述变压驱动模块分别与所述第三变压器和所述电动汽车的高压动力电池连接，用于为所述第三变压器提供驱动电能；

所述第三变压器与所述第四电源模块连接，所述第四电源模块为所述电芯控制单元提供电源；

所述电池采样芯片与所述第二变压器连接；所述电池采样芯片用于获取所述高压区电气数据，并通过所述电压隔离单元将所述高压区电气数据发送给所述菊花链通讯模块；所述高压区电气数据包括所述高压动力电池的电芯电压、电芯电流和/或电芯温度。

一实施例中，所述电池控制单元还包括数字信号输入模块、模拟信号输入模块和/或数字信号输出模块；

所述数字信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述数字传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述模拟信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述模拟传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述数字信号输出模块与所述微控制器连接；所述微控制器还用于通过所述通信模块获取所述整车通信网络发出的数字控制信号，并通过所述数字信号输出模块将所述数字控制信号发送给所述电动汽车的低压区域电气设备。

一实施例中，所述电芯控制单元还包括绝缘检测模块和/或高压继电器黏连监测模块；

所述绝缘检测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于检测所述高压动力电池的绝缘性；

所述高压继电器黏连监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于检测连接所述高压动力电池的继电器的黏连性。

第三方面，一实施例中提供一种电动汽车包括第一方面或第二方面所述的电池管理系统。

依据上述实施例的一种电池管理系统，由于高压区域与低压区域不存在线束连接，不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，使得电动汽车整车布线得到简化，节约成本，减少高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障，同时降低了低压区域电子零部件因跨接线束绝缘层损坏而引起损坏的概率。

附图说明

图1为现有技术中电池管理系统的结构连接示意图；

图2为一种实施例中电池管理系统的结构连接示意图；

图3为另一种实施例中电池管理系统的结构连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

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）。

请参考图1，为现有技术中电池管理系统的结构连接示意图，控制模块分为电池控制单元BCU（battery control unit）和电芯管理单元CMU（cell management unit）两大部分，分别设置在高压区域，低压区域和隔离区域。其中，一般BCU位于电池包外，CMU位于电池包内。BMS电路包括BCU和CMU，具体包括：

模拟信号输入模块，通过线束与被监测的对象和第一电源模块相连接；

数字信号输入模块，通过线束与被监测的对象和第一电源模块相连接；

数字信号输出模块，通过线束与执行器连接和第一电源模块相连接；

通信模块，通过通讯线与整车通信网络和第一电源模块相连接；

变压器驱动模块，通过线束与第一变压器、第一电源模块和信号隔离模块相连接；

第一变压器，通过线束与变压器驱动模块、第一电源模块、第二电源模块和信号隔离模块相连接；

信号隔离模块，通过线束与变压器驱动模块，第一电源模块，第一变压器、第二电源模块、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块相连接；

第二电源模块，通过线束与第一变压器、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块相连接；

高压继电器黏连检测模块，通过线束与高压继电器、第二电源模块和信号隔离模块相连接；

绝缘检测模块，通过线束与车辆底盘、第二电源模块和信号隔离模块相连接；

菊花链通信模块，通过通讯线与第二变压器，第一电源模块相连接；

第二变压器，通过通讯线与第三变压器相连接；

第三变压器，通过线束与电池采样芯片（AFE）相连接；

AFE，通过线束与电量均衡模块、电压监测模块和温度监测模块相连接；

电量均衡模块，通过线束与高压动力电池相连接；

电压监测模块，通过线束与高压动力电池相连接；

温度监测模块，通过线束与温度传感器相连接；

微控制器（MCU），通过线束与模拟信号输入模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、通信模块、菊花链通信模块和第一电源模块相连接；

第一电源模块，通过线束与低压蓄电池、模拟信号输入模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、通信模块、第一变压器、变压器驱动模块、信号隔离模块和菊花链通信模块相连接。

在如图1所示的BMS电路方案中，高压继电器黏连状态和绝缘状态均由MCU监控，由此BCU上需要增加隔离高压区域与低压区域的信号隔离模块、第一变压器和变压器驱动模块，使BMS的成本增加；另外，高压区域的第二电源模块、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块均位于BCU上，高压区域与低压区域间将会有较多的线束，需要为跨接在高压动力电池包与低压区域间的线束做绝缘屏蔽，规划高压采样线的布局，增加的电动汽车整车线束的布线复杂度和成本；高压区域与低压区域间的跨接线束，不但增加了因线束绝缘层破裂引起的绝缘故障，和成员触电的风险，从而使车辆的安全性降低；高压区域与低压区域间的跨接线束，还易导致其他低压电子零部件被高压能量损坏，引起整车故障，从而使车辆的可靠性降低。

在本申请实施例中公开的电池管理系统，包括电池控制单元和电芯控制单元。其中，电池控制单元设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元设置在电动汽车的高压区域，高压区域与所述低压区域之间设置有隔离区域，电池控制单元和电芯控制单元分别包括低压无线通讯模块和高压无线通讯模块，以用于电池控制单元和电芯控制单元的数据通讯。由于高压区域与低压区域不存在线束连接，不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，使得电动汽车整车布线得到简化，节约成本，减少高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障，同时降低了低压区域电子零部件因跨接线束绝缘层损坏而引起损坏的概率。

实施例一

请参考图2，为一种实施例中电池管理系统的结构连接示意图，电池管理系统包括电池控制单元BCU和电芯控制单元CMU。电池控制单元BCU设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元CMU设置在电动汽车的高压区域，高压区域与低压区域之间设置有隔离区域，隔离区域用于高压区域与低压区域之间的高低电压隔离。电池控制单元BCU包括第一电源模块10、微控制器11、通信模块13和低压无线通讯模块12。第一电源模块10与电动汽车的低电压蓄电池3连接，用于从低电压蓄电池3获取电能，以为电池控制单元BCU提供电源。通信模块13与微控制器11连接，用于通过电动汽车的通信线将微控制器11连接到电动汽车的整车通信网络。微控制器11用于获取电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将低压区电气数据通过通信模块13发送给整车通信网络。低压无线通讯模块12与微控制器11连接，用于从设置在高压区域的电芯控制单元CMU获取高压区电气数据，并将高压区电气数据发送给微控制器11。微控制器11还用于将高压区电气数据通过通信模块13发送到整车通信网络。

电芯控制单元2包括高压无线通讯模块21、电池采样芯片20、高压开关22、降压模块23和第二电源模块24。高压开关22与降压模块23连接，用于打开或关闭降压模块23和电动汽车的高压动力电池4的连接。降压模块23与第二电源模块24连接，用于对将高压动力电池4输出的电能降压后输出给第二电源模块24。第二电源模块24用于将降压模块23输出的电能作为电芯控制单元2的电源。电池采样芯片20与高压无线通讯模块21连接，电池采样芯片20用于获取高压区电气数据，并通过高压无线通讯模块21将高压区电气数据发送给低压无线通讯模块12。其中，高压区电气数据包括高压动力电池4的电芯电压、电芯电流和/或电芯温度。

一实施例中，电池控制单元1还包括模拟信号输入模块16、数字信号输入模块15和数字信号输出模块14。数字信号输入模块15与微控制器11连接，用于将从电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为低压区电气数据后发送给微控制器11。数字传感器用于监测电动汽车的低压区域电气设备的电气信号。模拟信号输入模块16与微控制器11连接，用于将从电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为低压区电气数据后发送给微控制器11。模拟传感器用于监测电动汽车的低压区域电气设备的电气信号。数字信号输出模块14与微控制器11连接，微控制器11还用于通过通信模块13获取整车通信网络发出的数字控制信号，并通过数字信号输出模块14将数字控制信号发送给电动汽车的低压区域电气设备。

一实施例中，电芯控制单元2还包括电量均衡模27，电量均衡模块27分别与电池采样芯片20和高压动力电池4连接，电量均衡模块27用于均衡高压动力电池中各个电池单元的电量。一实施例中，电芯控制单元2还包括绝缘检测模块26和高压继电器黏连监测模25。绝缘检测模块26分别与电池采样芯片20和高压开关22连接，用于检测高压开关22的绝缘性。高压继电器黏连监测模块25分别与电池采样芯片20和高压开关22连接，用于检测高压开关22的继电器的黏连性。

一实施例中，电芯控制单元2还包括电压监测模块28，电压监测模块28分别与电池采样芯片20和高压动力电池4连接，用于监测高压动力电池4的电芯电压，并将监测获取的电芯电压值发送给电池采样芯片20。

一实施例中，电芯控制单元2还包括温度监测模块29，温度监测模块29分别与电池采样芯片20和设置在高压动力电池上的温度传感器5连接。温度监测模块29用于获取高压动力电池的电芯温度。

在本申请一实施例中，提供一种将高低压区域分隔开的BMS，以克服现有技术中由于第二电源模块、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块均位于BCU上，而产生BMS的安全风险大，可靠性低和成本高的技术问题缺点。电池控制单元BCU设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元CMU设置在电动汽车的高压区域，高压区域与低压区域之间设置有隔离区域，隔离区域用于高压区域与低压区域之间的高低电压隔离。BCU位于电池包外，CMU位于电池包内。其中，模拟信号输入模块16通过线束与被监测的对象和第一电源模块相连接；数字信号输入模块15通过线束与被监测的对象和第一电源模块相连接；数字信号输出模块14通过线束与MCU连接和第一电源模块相连接；通信模块13通过通讯线与整车通信网络和第一电源模块相连接；降压模块23通过线束与高压开关22和第二电源模块相连接；第二电源模块通过线束与降压模块23、高压继电器黏连检测模块25、绝缘检测模块26和高压无线通讯模块；高压继电器黏连检测模块25通过线束与电动汽车的高压继电器、高压开关22和第二电源模块24相连接；绝缘检测模块26通过线束与电动汽车的底盘、高压开关22和第二电源模块相连接；低压无线通讯模块12通过通讯线与MCU和第一电源模块相连接；高压无线通讯模块21通过线束与AFE和第二电源模块相连接；AFE通过线束与高压继电器黏连检测模块25、绝缘检测模块26、高压开关22、电量均衡模块27、电压监测模块28和温度监测模块29相连接；电量均衡模块27通过线束与高压动力电池4相连接；电压监测模块28通过线束与高压动力电池4相连接；温度监测模块29通过线束与温度传感器5相连接；微控制器（MCU），通过线束与模拟信号输入模块16、数字信号输入模块15、数字信号输出模块14、通信模块13和第一电源模块相连接；第一电源模块10通过线束与低电压蓄电池3、模拟信号输入模块16、数字信号输入模块15、数字信号输出模块14、通信模块13和低压无线通讯模块12相连接。

本申请一实施例中公开的BMS中，其高压继电器黏连状态和绝缘状态均由AFE监控，使得降压模块、第二电源模块、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块均位于CMU上，即使得低压区域的BCU不存在高压模块。另外，通过高压开关控制降压模块、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块与高压动力电池的连接状态，从而降低CMU对高压动力电池的消耗。还通过高压开关控制绝缘检测模块与高压动力电池的连接状态，从而提高车辆底盘与动力电池的绝缘等级。BMS的BCU与CMU采用无线通信，从而高压区域与低压区域不存在线束连接，从而BMS系统中位于低压区域的BCU与位于高压区域的CMU实现完全的电气分隔，即高低压完全解耦。高低压完全解耦后，信号隔离模块从BMS系统中被移除，降低了BMS的成本。由于高压区域与低压区域不存在线束连接，则不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，整车布线简化，成本减少，还降低了因高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障及降低低压区域电子零部件因高低压区域的跨接线束绝缘层损坏，而被高压能量损坏造的概率。

在本申请一实施例中的电池管理系统，包括电池控制单元和电芯控制单元。其中，电池控制单元设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元设置在电动汽车的高压区域，高压区域与所述低压区域之间设置有隔离区域，电池控制单元和电芯控制单元分别包括低压无线通讯模块和高压无线通讯模块，以用于电池控制单元和电芯控制单元的数据通讯。由于高压区域与低压区域不存在线束连接，不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，使得电动汽车整车布线得到简化，节约成本，减少高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障，同时降低了低压区域电子零部件因跨接线束绝缘层损坏而引起损坏的概率。

实施例二

请参考图3，为另一种实施例中电池管理系统的结构连接示意图，电池管理系统包括电池控制单元1、电芯控制单元2和电压隔离单元6。电池控制单元1设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元2设置在电动汽车的高压区域。电压隔离单元6设置在电动汽车的隔离区域。隔离区域设置在高压区域与低压区域之间，隔离区域用于高压区域与低压区域之间的高低电压隔离。

电池控制单元1包括第三电源模块19、微控制器11、通信模块13和菊花链通讯模块18。第三电源模块19与电动汽车的低电压蓄电池3连接，用于从低电压蓄电池3获取电能，以为电池控制单元1提供电源。通信模块13与微控制器11连接，用于通过电动汽车的通信线将微控制器11连接到电动汽车的整车通信网络。微控制器11用于获取电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将低压区电气数据通过通信模块13发送给整车通信网络。菊花链通讯模块18分别与微控制器11和电压隔离单元6连接。电压隔离单元6包括第一变压器61和第二变压器62。第一变压器61分别与菊花链通讯模块18和第二变压器62连接，第二变压器62与电芯控制单元2连接。电压隔离单元6用于从设置在高压区域的电芯控制单元2获取高压区电气数据，并将高压区电气数据发送给菊花链通讯模块18。菊花链通讯模块18用于解析高压区电气数据，并将高压区电气数据发送给微控制器11。微控制器11还用于将高压区电气数据通过通信模块13发送到整车通信网络。电芯控制单元2包括电池采样芯片20、变压驱动模块31、第三变压器32和第四电源模块33。变压驱动模块31分别与第三变压器32和电动汽车的高压动力电池4连接，用于为第三变压器32提供驱动电能。第三变压器32与第四电源模块33连接，第四电源模块33为电芯控制单元2提供电源。电池采样芯片20与第二变压器62连接。电池采样芯片20用于获取高压区电气数据，并通过电压隔离单元6将高压区电气数据发送给菊花链通讯模块18。高压区电气数据包括高压动力电池的电芯电压、电芯电流和电芯温度。

一实施例中，电池控制单元1还包括数字信号输入模块15、模拟信号输入模块16和数字信号输出模块14。数字信号输入模块15与微控制器11连接，用于将从电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为低压区电气数据后发送给微控制器11。数字传感器用于监测电动汽车的低压区域电气设备的电气信号。模拟信号输入模块16与微控制器11连接，用于将从电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为低压区电气数据后发送给微控制器11。模拟传感器用于监测电动汽车的低压区域电气设备的电气信号。数字信号输出模块14与微控制器11连接，微控制器11还用于通过通信模块13获取整车通信网络发出的数字控制信号，并通过数字信号输出模块14将数字控制信号发送给电动汽车的低压区域电气设备。

一实施例中，电芯控制单元2还包括绝缘检测模块26和高压继电器黏连监测模块25。绝缘检测模块26分别与电池采样芯片20和高压动力电池4连接，用于检测高压动力电池4的绝缘性。高压继电器黏连监测模块25分别与电池采样芯片20和高压动力电池4连接，用于检测连接高压动力电池4的继电器的黏连性。一实施例中，电芯控制单元2还包括电压监测模块28，电压监测模块28分别与电池采样芯片20和高压动力电池4连接，用于监测高压动力电池4的电芯电压，并将监测获取的电芯电压值发送给电池采样芯片20。一实施例中，电芯控制单元2还包括温度监测模块29，温度监测模块29分别与电池采样芯片20和设置在高压动力电池上的温度传感器5连接。温度监测模块29用于获取高压动力电池的电芯温度。

本申请一实施例中公开的BMS中，其BCU位于电池包外，CMU位于电池包内。模拟信号输入模块通过线束与被监测的对象和第三电源模块相连接；数字信号输入模块，通过线束与被监测的对象和第三电源模块相连接；数字信号输出模块通过线束与电动汽车的执行器连接和第三电源模块相连接；通信模块通过通讯线与电动汽车的整车通信网络、和第三电源模块相连接；变压器驱动模块通过线束与高压动力电池、第三变压器和电压隔离单元相连接；第三变压器通过线束与高压动力电池、变压器驱动模块、第四电源模块和电压隔离单元相连接；第四电源模块通过线束与第三变压器、高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块相连接；高压继电器黏连检测模块通过线束与电动汽车的高压继电器、高压动力电池、第四电源模块和信号隔离模块相连接；绝缘检测模块通过线束与电动汽车的底盘、高压动力电池、第四电源模块和电压隔离单元相连接；菊花链通讯模块通过通讯线与第一变压器和第三电源模块相连接；第一变压器通过通讯线与菊花链通信模块和第二变压器相连接；第二变压器通过线束与AFE和第一变压器相连接；AFE通过线束与高压继电器黏连检测模块、绝缘检测模块、电量均衡模块、电压监测模块和温度监测模块相连接；电量均衡模块通过线束与高压动力电池相连接；电压监测模块，通过线束与高压动力电池相连接；温度监测模块通过线束与温度传感器相连接；微控制器（MCU），通过线束与模拟信号输入模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、通信模块、菊花链通讯模块和第三电源模块相连接；第三电源模块通过线束与低电压蓄电池、模拟信号输入模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、通信模块和菊花链通讯信模块相连接。

在本申请一实施例中的电池管理系统，包括电池控制单元、电芯控制单元和电压隔离单元。其中，电池控制单元设置在电动汽车的低压区域，电芯控制单元设置在电动汽车的高压区域，电压隔离单元设置在电动汽车的隔离区域。其中，电池控制单元包括菊花链通讯模块，电压隔离单元包括第一变压器和第二变压器，第一变压器分别与菊花链通讯模块和所述第二变压器连接，第二变压器与电芯控制单元连接。电压隔离单元用于从设置在高压区域的电芯控制单元获取高压区电气数据，并将高压区电气数据发送给菊花链通讯模块。菊花链通讯模块用于解析高压区电气数据，并将高压区电气数据发送给微控制器，再由通信模块将高压区电气数据发送到整车通信网络。由于高压区域与低压区域不存在线束连接，不需要对跨接在高压区域与低压区域间的高压线束做绝缘处理，使得电动汽车整车布线得到简化，节约成本，减少高低压区域的跨接线束绝缘层损坏引起的绝缘故障，同时降低了低压区域电子零部件因跨接线束绝缘层损坏而引起损坏的概率。

在本申请一实施例中，将BCU上的高压模块（高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块）转移到CMU上。一实施例中，将高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块的供电模块由降压模块和第二电源模块提供，进而将高压继电器黏连检测模块和绝缘检测模块的供电电源由低压蓄电池变为高压动力电池。一实施例中，AFE通过高压开关控制降压模块、高压继电器黏连检测模块、绝缘检测模块三者与高压动力电池的连接。一实施例中，BCU与CMU间采用无线通讯，进而使得高压区域与低压区域间无连接线束。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，包括电池控制单元和电芯控制单元；所述电池控制单元设置在所述电动汽车的低压区域，所述电芯控制单元设置在所述电动汽车的高压区域；所述高压区域与所述低压区域之间设置有隔离区域，所述隔离区域用于所述高压区域与所述低压区域之间的高低电压隔离；

所述电池控制单元包括第一电源模块、微控制器、通信模块和低压无线通讯模块；

所述第一电源模块与所述电动汽车的低电压蓄电池连接，用于从所述低电压蓄电池获取电能，以为所述电池控制单元提供电源；

所述通信模块与所述微控制器连接，用于通过所述电动汽车的通信线将所述微控制器连接到所述电动汽车的整车通信网络；

所述微控制器用于获取所述电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将所述低压区电气数据通过所述通信模块发送给所述整车通信网络；

所述低压无线通讯模块与所述微控制器连接，用于从设置在所述高压区域的所述电芯控制单元获取高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述微控制器；所述微控制器还用于将所述高压区电气数据通过所述通信模块发送到所述整车通信网络；

所述电芯控制单元包括高压无线通讯模块、电池采样芯片、高压开关、降压模块和第二电源模块；

所述高压开关与所述降压模块连接，用于打开或关闭所述降压模块和所述电动汽车的高压动力电池的连接；

所述降压模块与所述第二电源模块连接，用于对将所述高压动力电池输出的电能降压后输出给所述第二电源模块；

所述第二电源模块用于将所述降压模块输出的电能作为所述电芯控制单元的电源；

所述电池采样芯片与所述高压无线通讯模块连接；所述电池采样芯片用于获取所述高压区电气数据，并通过所述高压无线通讯模块将所述高压区电气数据发送给所述低压无线通讯模块；所述高压区电气数据包括所述高压动力电池的电芯电压、电芯电流和/或电芯温度。

2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池控制单元还包括模拟信号输入模块、数字信号输入模块和/或数字信号输出模块；

所述数字信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述数字传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述模拟信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述模拟传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述数字信号输出模块与所述微控制器连接；所述微控制器还用于通过所述通信模块获取所述整车通信网络发出的数字控制信号，并通过所述数字信号输出模块将所述数字控制信号发送给所述电动汽车的低压区域电气设备。

3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯控制单元还包括电量均衡模；所述电量均衡模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，所述电量均衡模块用于均衡所述高压动力电池中各个电池单元的电量。

4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯控制单元还包括绝缘检测模块和/或高压继电器黏连监测模块；

所述绝缘检测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压开关连接，用于检测所述高压开关的绝缘性；

所述高压继电器黏连监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压开关连接，用于检测所述高压开关的继电器的黏连性。

5.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯控制单元还包括电压监测模块；所述电压监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于监测所述高压动力电池的电芯电压，并将监测获取的电芯电压值发送给所述电池采样芯片。

6.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯控制单元还包括温度监测模块；所述温度监测模块分别与所述电池采样芯片和设置在所述高压动力电池上的温度传感器连接；所述温度监测模块用于获取所述高压动力电池的电芯温度。

7.一种用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，包括电池控制单元、电芯控制单元和电压隔离单元；所述电池控制单元设置在所述电动汽车的低压区域，所述电芯控制单元设置在所述电动汽车的高压区域；所述电压隔离单元设置在所述电动汽车的隔离区域；所述隔离区域设置在所述高压区域与所述低压区域之间，所述隔离区域用于所述高压区域与所述低压区域之间的高低电压隔离；

所述电池控制单元包括第三电源模块、微控制器、通信模块和菊花链通讯模块；

所述第三电源模块与所述电动汽车的低电压蓄电池连接，用于从所述低电压蓄电池获取电能，以为所述电池控制单元提供电源；

所述通信模块与所述微控制器连接，用于通过所述电动汽车的通信线将所述微控制器连接到所述电动汽车的整车通信网络；

所述微控制器用于获取所述电动汽车的低压区域的电气设备的低压区电气数据，并将所述低压区电气数据通过所述通信模块发送给所述整车通信网络；

所述菊花链通讯模块分别与所述微控制器和所述电压隔离单元连接；

所述电压隔离单元包括第一变压器和第二变压器；所述第一变压器分别与所述菊花链通讯模块和所述第二变压器连接，所述第二变压器与所述电芯控制单元连接；所述电压隔离单元用于从设置在所述高压区域的所述电芯控制单元获取高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述菊花链通讯模块；所述菊花链通讯模块用于解析所述高压区电气数据，并将所述高压区电气数据发送给所述微控制器；所述微控制器还用于将所述高压区电气数据通过所述通信模块发送到所述整车通信网络；

所述电芯控制单元包括电池采样芯片、变压驱动模块、第三变压器和第四电源模块；

所述变压驱动模块分别与所述第三变压器和所述电动汽车的高压动力电池连接，用于为所述第三变压器提供驱动电能；

所述第三变压器与所述第四电源模块连接，所述第四电源模块为所述电芯控制单元提供电源；

所述电池采样芯片与所述第二变压器连接；所述电池采样芯片用于获取所述高压区电气数据，并通过所述电压隔离单元将所述高压区电气数据发送给所述菊花链通讯模块；所述高压区电气数据包括所述高压动力电池的电芯电压、电芯电流和/或电芯温度。

8.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池控制单元还包括数字信号输入模块、模拟信号输入模块和/或数字信号输出模块；

所述数字信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的数字传感器获取的电气数字信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述数字传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述模拟信号输入模块与所述微控制器连接，用于将从所述电动汽车的模拟传感器获取的电气模拟信号转换为所述低压区电气数据后发送给所述微控制器；所述模拟传感器用于监测所述电动汽车的低压区域电气设备的电气信号；

所述数字信号输出模块与所述微控制器连接；所述微控制器还用于通过所述通信模块获取所述整车通信网络发出的数字控制信号，并通过所述数字信号输出模块将所述数字控制信号发送给所述电动汽车的低压区域电气设备。

9.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯控制单元还包括绝缘检测模块和/或高压继电器黏连监测模块；

所述绝缘检测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于检测所述高压动力电池的绝缘性；

所述高压继电器黏连监测模块分别与所述电池采样芯片和所述高压动力电池连接，用于检测连接所述高压动力电池的继电器的黏连性。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电池管理系统。

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