CN117219891A - 一种基于保护板的电池管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于保护板的电池管理方法及系统，涉及电池管理领域，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；该方法包括：MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值；MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据；将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器；MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据本发明能够提高对电池数据采集的同步性。

Description

一种基于保护板的电池管理方法及系统

技术领域

本发明涉及电池管理领域，特别是涉及一种基于保护板的电池管理方法及系统。

背景技术

现有的电池管理系统通过一个MCU搭配外围电路实现电池管理的所有功能。该方案对软硬件设计均有较高要求，在设计过程中，还容易收到MCU引脚熟练限制，导致软硬件功能实现困难。首先，硬件上需要针对电池管理系统的每一个功能，设计对应的功能电路，由于电池管理系统功能多，因此功能电路的设计也需要应用到多种器件和电路，非常考验硬件工程师的电路设计能力和PCB板布局能力。其次，软件上需要针对每一个应用到的外设器件，设计对应的软件代码，建立MCU与外设器件之间的信号交互，以实现电池管理系统的每一项功能，这对软件工程师的外设驱动代码编写能力和功能代码设计能力也是一大考验。最后，现有的电池管理系统的电池电压采集、温度采集和电流采集属于不同的功能模块，模块之间相互独立，因此各自的采集频率、采样时间点都不一致，这就导致数据采集同步性很差。而数据同步性差会带来逻辑判断偏差，导致电池管理系统无法精确获取电池状态参数，严重时会影响电池寿命和使用人员的安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于保护板的电池管理方法及系统，能够提高对电池数据采集的同步性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于保护板的电池管理方法，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理方法包括：

MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值；

MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据；

将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器；

MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。

可选地，所述MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度和电流数据，具体包括：

模拟前端AFE芯片根据采集的单体电压数据进行电压比较；

当电池单体之间的最大压差超过配置的均衡开启压差阈值时，执行电池均衡。

可选地，所述MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据，之前还包括：

在MCU中构建数据同步读取执行函数；

利用数据同步读取执行函数获取单体电压、电芯温度和电流数据。

可选地，所述管理方法还包括：

模拟前端AFE芯片获取MCU发送的断线检测指令；

模拟前端AFE芯片根据断线检测指令，执行断线检测。

可选地，所述管理方法还包括：

将均衡电池位置信息和电压断线位置信息存储在寄存器中。

一种基于保护板的电池管理系统，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理系统包括：

运行参数配置模块，用于MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值；

数据采集模块，用于MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据；

数据存储模块，用于将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器；

数据读取模块，用于MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的一种基于保护板的电池管理方法及系统，由MCU和模拟前端AFE芯片实现电池管理功能，MCU与模拟前端AFE芯片之间以IIC通信连接，MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的相关功能，模拟前端AFE芯片通过IIC通信向MCU传递数据；通过模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、温度数据、电流数据，并存放在寄存器中；进而统一读取模拟前端AFE芯片寄存器，实现基于保护板的采集同步性；并且，基于保护板具有软硬件集成度高，硬件电路设计简单，使用到的电路器件少，成本低，软件设计简单，便于后期更新维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明所提供的一种基于保护板的电池管理方法流程示意图；

图2为基于保护板结构示意图；

图3为模拟前端AFE芯片中寄存器存储数据示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于保护板的电池管理方法及系统，能够提高对电池数据采集的同步性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本发明所提供的一种基于保护板的电池管理方法，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理方法包括：

S101，MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值。

S102，MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据。

S102具体包括：

模拟前端AFE芯片根据采集的单体电压数据进行电压比较；

当电池单体之间的最大压差超过配置的均衡开启压差阈值时，执行电池均衡。

S103，将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器。

数据存储完成之后，等待MCU通过IIC通信读取数据，数据存储示意图，如图3所示。

S104，MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。

当模拟前端AFE芯片采集完成一轮单体电压、电芯温度和电流数据后，对应地址寄存器中的数据得到更新，此时，MCU只需要轮询访问对应的地址，即可获取到单体电压、电芯温度和电流数据。

S104之前还包括：

在MCU中构建数据同步读取执行函数。数据同步读取执行函数是MCU通过IIC通信轮询读取存储在AFE芯片不同地址的寄存器中的数据，在该函数执行完成后，即可同时采集到电压、温度和电流数据。

利用数据同步读取执行函数获取单体电压、电芯温度和电流数据。

作为一个具体的实施例，所述管理方法还包括：

MCU配置模拟前端AFE芯片断线检测的时长和断线故障阈值；

模拟前端AFE芯片获取MCU发送的断线检测指令；

模拟前端AFE芯片根据断线检测指令，执行断线检测。

作为一个具体的实施例，所述管理方法还包括：

将均衡电池位置信息和电压断线位置信息存储在寄存器中，MCU可以通过IIC通信访问对应寄存器，获取相关信息。

对应上述方法，本发明所提供的一种基于保护板的电池管理系统，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理系统包括：

运行参数配置模块，用于MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值。

数据采集模块，用于MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据。

数据存储模块，用于将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器。

数据读取模块，用于MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于保护板的电池管理方法，其特征在于，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理方法包括：

MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值；

MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据；

将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器；

MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于保护板的电池管理方法，其特征在于，所述MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度和电流数据，具体包括：

模拟前端AFE芯片根据采集的单体电压数据进行电压比较；

当电池单体之间的最大压差超过配置的均衡开启压差阈值时，执行电池均衡。

3.根据权利要求1所述的一种基于保护板的电池管理方法，其特征在于，所述MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据，之前还包括：

在MCU中构建数据同步读取执行函数；

利用数据同步读取执行函数获取单体电压、电芯温度和电流数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于保护板的电池管理方法，其特征在于，所述管理方法还包括：

模拟前端AFE芯片获取MCU发送的断线检测指令；

模拟前端AFE芯片根据断线检测指令，执行断线检测。

5.根据权利要求1所述的一种基于保护板的电池管理方法，其特征在于，所述管理方法还包括：

将均衡电池位置信息和电压断线位置信息存储在寄存器中。

6.一种基于保护板的电池管理系统，其特征在于，保护板包括：MCU和模拟前端AFE芯片；管理系统包括：

运行参数配置模块，用于MCU通过IIC通信配置模拟前端AFE芯片的运行参数；所述运行参数包括电池电压采集通道数、电池温度采集通道数、电流采集使能、充放电MOS控制模式、均衡功能使能、断线检测功能以及故障保护阈值；

数据采集模块，用于MCU利用配置完成的模拟前端AFE芯片采集电池的单体电压数据、电芯温度数据和电流数据；

数据存储模块，用于将单体电压数据、电芯温度数据和电流数据存储在模拟前端AFE芯片的寄存器；

数据读取模块，用于MCU通过IIC通信获取单体电压、电芯温度和电流数据。