CN212422886U - 一种电池包信息采集装置 - Google Patents

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张红涛
张亚辉
龚珍
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Abstract

本实用新型涉及一种电池包信息采集装置，属于电池系统管理技术领域。装置包括控制器、前端采集模块和无线通讯收发模块，所述电池包信息采集装置还包括：电源控制模块，用于为电池包信息采集装置供电；所述电源控制模块包括第一供电支路、第二供电支路和切换开关，所述第一供电支路用于为休眠状态下的电池包信息采集装置供电，所述第二供电支路用于为唤醒状态下的电池包信息采集装置供电，所述切换开关用于实现所述第一供电支路和第二供电支路之间的切换。本实用新型采用由不同供电支路分时进行供电的策略，能够解决现有由于采用同一供电支路同时满足上述两种状态下供电需求所导致的成本较高和供电效率较低的问题，提高了供电效果。

Description

一种电池包信息采集装置
技术领域
本实用新型涉及一种电池包信息采集装置，属于电池系统管理技术领域。
背景技术
应用于电动车辆的电池组通常包括多个串联连接的电池模组或者电池箱体，在每个电池模组或电池箱体中，需通过电池管理系统(也即电池包信息采集装置)对模组或箱体内电池进行管理；为了实现对各电池模组或电池箱体的统一管理，需通过电池管理系统实现各电池模组或箱体的信息上传。
当电池管理系统正常工作(即处于唤醒状态)时，需要采集电池单体的相关信息进行管理以及实现相关信息的上传，实时功耗较高，电池管理系统需要的供电电源电压较大；而当电池管理系统进入休眠状态时，不再采集电池单体相关信息，也不再上传相关信息，实时功耗较低，电池管理系统需要的供电电源电压较小；为了同时满足电池管理系统正常工作状态和休眠状态下对供电电压的要求，需要为电池管理系统配备一个宽范围的供电电源。
然而，设计一个范围宽的供电电源较为困难，成本较高。而且难以保证所设计的宽范围的供电电源在电池管理系统正常工作状态和休眠状态下均工作在高效率区间，会带来供电电源供电效率低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电池包信息采集装置，用以解决现有装置供电效果不佳问题。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种电池包信息采集装置，包括控制器、前端采集模块和无线通讯收发模块，所述前端采集模块与所述控制器连接，用于采集电池包的信息，并将采集到的信息送入控制器；所述无线通讯收发模块与所述控制器连接，用于与其他无线通讯装置进行通讯；所述电池包信息采集装置还包括：
电源控制模块，用于为电池包信息采集装置供电；
所述电源控制模块包括第一供电支路、第二供电支路和切换开关，所述第一供电支路用于为休眠状态下的电池包信息采集装置供电，所述第二供电支路用于为唤醒状态下的电池包信息采集装置供电，所述切换开关用于实现所述第一供电支路和第二供电支路之间的切换。
有益效果是：本实用新型的电池包信息采集装置通过切换开关可以实现第一供电支路和第二供电支路的切换，使电池包信息采集装置在不同状态下由不同的供电支路供电，由于电池包信息采集装置在休眠状态和唤醒状态下实时功率不同，本实用新型采用的由不同供电支路分时进行供电的策略能够解决现有由于采用同一供电支路同时满足上述两种状态下供电需求所导致的成本较高和供电效率较低的问题，提高了供电效果。
进一步的，所述第一供电支路上设置有LDO供电模块。
进一步的，所述第二供电支路上设置有DC/DC供电模块。
进一步的，所述切换开关为单刀双掷开关，所述控制器控制连接所述单刀双掷开关，用于实现所述第一供电支路和第二供电支路之间的切换。
进一步的，所述电池包信息采集装置还包括无线射频识别模块，所述无线射频识别模块与所述控制器连接，用于将接收到的目标地址信息送入所述控制器。
进一步的，所述电池包信息采集装置还包括通讯转换模块，所述通讯转换模块的一端与所述前端采集装置连接，另一端与所述控制器连接，用于实现前端采集装置与控制器之间的信号转换。
进一步的，所述控制器为MCU芯片。
附图说明
图1是本实用新型电池包信息采集装置实施例的电池包信息采集装置结构示意图；
图2是本实用新型电池包信息采集装置实施例的电池包信息采集装置供电方法流程图。
具体实施方式
本实施方式涉及电池包信息采集装置实施例。
对于纯电动或混动车辆而言，其往往需要设置多个电池包来满足动力供给需求，电池包的设置个数依情况而定，每个电池包都设置有对应的电池包信息采集装置，通过电池包信息采集装置能够对电池包进行监控和管理，电池包信息采集装置具体通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池包的充放电过程，实现对电池、电路的保护；为了实现对各电池包的统一管理，各电池包对应的电池包信息采集装置(相当于一个从控制器)需要将采集的相关信息上送至总控制器进行汇总分析处理。
为了减少线缆的连接，设置电池包信息采集装置为无线传输的形式，即增加无线通信收发模块形成无线信息采集装置。在多个电池包的无线信息采集装置组成的无线网络中，每个电池包的无线信息采集装置为一个从控制器，它们将对应的电池信息通过无线网络汇集到主控制器。
如图1所示，本实施例的无线传输采集装置包括前端采集模块、通讯转换模块、MCU处理芯片、无线射频识别模块、无线通讯收发模块、电源控制模块以及其他功能模块，其中，前端采集模块通过通讯转换模块与MCU处理芯片相连；无线射频识别模块、无线通讯收发模块和其他功能模块分别与MCU处理芯片相连；前端采集模块和电源控制模块均通过线束连接电池模组，前端采集模块和电源控制模块均可以从电池模组处获得电能；电源控制模块分别与通讯转换模块、MCU处理芯片、无线射频识别模块、无线通讯转换模块相连，负责为通讯转换模块、MCU处理芯片、无线射频识别模块、无线通讯转换模块供电。
前端采集模块负责采集电池模组中单体电池的电压与温度等信息，包括电压采集模块、电压均衡模块和温度采集模块等，电压采集模块的电压采集端接电池模组(即电池包)，电压采集模块的数据输出端将采集的电压数据送入MCU处理芯片；电压均衡模块串接在单体电池的两端，在电池模组进行充电时，如果电池模组内的单体电池的电压不一致，则可以通过电压均衡模块使电压较高的电芯给电压较低的电芯进行充电或电压较高的电芯直接放电至平均电压，以使电池模组内的单体电压保持一致，实现单体电池电压之间的均衡；温度采集模块的作用是实现对电池模组各单体电池温度的采集，可采用电阻式温度检测器(RTD)、热电偶结合相应的测量电路或者基于NTC温度传感器进行温度采集。
前端采集模块通过通讯转换模块的信号转换功能后将采集的电压与温度等信息送入MCU处理芯片，由MCU处理芯片对送入的电压与温度等信息进行分析和处理，判断各电池单体的运行状态以及实现单体电池之间的均衡管理。通讯转换模块的作用是实现前端采集模块与MCU处理芯片之间通讯协议的转换，比如前端采集模块采用的是采样芯片AFE，那么通讯转换模块的作用就是将采样芯片AFE之间的菊花链通信架构协议转换为CAN通信；另外为了解决前端采集模块与MCU处理芯片之间需要设置高低压隔离模块的问题，也可以设置通讯转换模块包括第二光电通讯转换收发器和第一光电通讯转换收发器，第二光电通讯转换收发器与第一光电通讯转换收发器之间通过光纤通讯连接；前端采集模块将采集到的温度、电压等信息传输给第二光电通讯转换收发器，由第二光电通讯转换收发器将上述温度、电压等信息由电信号转化为光信号，通过光纤线束传输至第一光电通讯转换收发器，由第一光电通讯转换收发器将接收到的光信号转化为电信号，传输至MCU处理芯片进行处理。
另外，MCU处理芯片也能够通过通讯转换模块控制前端采集模块的运行，比如说，当无需前端采集模块采集电池模组的相关信息时，MCU处理芯片控制前端采集模块处于休眠状态，以节省能耗；当需要前端采集模块采集电池模组的相关信息时，MCU处理芯片控制前端采集模块处于唤醒状态，以实现对电池模组运行情况的监控。
由于应用于电动车辆的电池组通常包括多个串联连接的电池模组，电动车辆需要对着多个电池模组进行统一管理，因此，单个电池模组还需将自身的相关信息向上汇总至多个电池模组对应的总控制器；为了实现与上述总控制器或者其他装置的信息交互功能，本实施例的电池包信息采集装置设置有无线通讯收发模块，通过该无线通讯收发模块，电池包信息采集装置可以将其采集的电池模组的相关信息进行上传，以及接受上级下达的相关命令信息等。无线通讯收发模块，可以是GPRS、3G、4G、5G、NB-IoT等无线通讯模块。相较于现有采用菊花链方式将电池包监控芯片串联起来，一旦某处出现连接问题，整个系统都将瘫痪的方式，无线通讯方式可以减少接插件失效的风险，单点的失效对整体的影响也比较有限，且在网络中增加新节点和删除旧节点比较灵活，因此，本实施例的无线传输方式更加简单可靠。
为了实现对电池包信息采集装置的地址信息配置，本实施例的电池包信息采集装置还包括无线射频识别模块，无线射频识别模块负责接收外部编址设备生成的目标地址信息，并将接收的目标地址信息送入MCU处理芯片，由MCU处理芯片根据送入的所述目标地址信息进行地址配置，完成编址。
本实施例通过外部编址设备与电池包无线信息采集装置的通信过程，实现目标地址的写入，由此实现电池包无线传输采集装置的自动编址功能。外部编址装置是一种读写装置(例如RFID手持机GT-980、基于FM1702SL的射频读写器)，用于生成每个电池包对应的目标地址信息。外部编址装置中设置有相应的输入模块和显示模块，输入模块连接外部编址装置控制器，显示模块连接外部编址装置控制器，以对编址状态进行显示。输入模块包括输入键盘，用户可以从输入键盘输入对应电池包的地址。外部编址装置通过采用射频识别技术，与电池包无线信息采集装置通信，实现目标地址的写入。
本实施例的电源控制模块包括第一供电支路和第二供电支路，其中第一供电支路上设置有LDO供电模块，第二供电支路上设置有DC/DC供电模块，通过控制第一供电支路和第二供电支路的通断可以实现第一供电支路和第二供电支路的切换，也即选择是由两支路中的哪一条支路进行供电。实现第一供电支路和第二供电支路切换的方式有很多，本实施例为了实现对第一供电支路和第二供电支路的切换功能，第一供电支路和第二供电支路上分别设置有第一控制开关和第二控制开关，由MCU处理芯片根据无线传输采集装置所处状态控制第一控制开关和第二控制开关在不同的时间段闭合，由此实现无线传输采集装置在不同状态下由第一供电支路供电或者由第二供电支路供电。
具体地，本实施例在无线传输采集装置进入休眠时，为了降低无线传输采集装置的休眠功耗，保证休眠装置能够被无线射频识别模块与无线通讯收发模块实时唤醒，需要采用LDO供电模块进行装置休眠时的内部模块供电，此时，MCU处理芯片控制LDO供电模块所在的第一供电支路上的第一控制开关闭合，DC/DC供电模块所在的第二供电支路上的第二控制开关断开。
而当无线传输采集装置被唤醒后，无线传输采集装置实时功耗突增，为了保证无线传输采集装置能够正常工作，此时采用DC/DC供电模块实现装置工作时的内部模块供电，此时，MCU处理芯片控制LDO供电模块所在的第一供电支路上的第一控制开关断开，DC/DC供电模块所在的第二供电支路上的第二控制开关闭合。
电池包信息采集装置供电方法包括以下步骤，如图2所示：
1)MCU处理芯片为带有休眠功能的MCU处理芯片，具有休眠状态和唤醒状态两种状态；在休眠状态下，MCU处理芯片仅维持部分基本功能的运行，例如时钟功能、电源控制功能；MCU处理芯片可以判断电池包采集装置是处于休眠状态还是唤醒状态。
2)当电池包信息采集装置处于休眠状态时，控制第一供电支路上的第一控制开关闭合，第二供电支路上的第二控制开关断开，采用LDO供电模块为电池包信息采集装置供电；当电池包信息采集装置处于唤醒状态时，控制第一供电支路上的第一控制开关断开，第二供电支路上的第二控制开关闭合，采用DC/DC供电模块为电池包信息采集装置供电。
本实施例的无线传输采集装置包括前端采集模块、通讯转换模块、MCU处理芯片、无线射频识别模块、无线通讯收发模块、电源控制模块，作为其他实施方式，无线传输采集装置的结构可依需改变，如不设置某些模块或增设其他模块等。
本实施例的电源控制模块采用LDO供电模块与DC/DC供电模块双电源供电，作为其他实施方式，电源控制模块并不局限于LDO供电模块和DC/DC供电模块的组合方式，也可以采用其他类型供电模块的组合，如双DC/DC供电模块的组合方式，其中一个DC/DC供电模块可提高稳定的小电压以用于休眠状态下的供电，另一个DC/DC供电模块可提高稳定的大电压以用于正常工作状态下的供电。
本实施例通过分别在第一供电支路和第二供电支路上设置一个控制开关实现了对两支路间的切换，作为其他实施方式，并不局限于上述切换方式，也可以通过设置一个单刀双掷开关的方式实现对第一供电支路和第二供电支路的切换功能。
本实施例无线传输采集装置采用的控制器为MCU处理芯片，作为其他实施方式，也可以采用其他类型的控制器，如BCU等。

Claims (7)

1.一种电池包信息采集装置，包括控制器、前端采集模块和无线通讯收发模块，所述前端采集模块与所述控制器连接，用于采集电池包的信息，并将采集到的信息送入控制器；所述无线通讯收发模块与所述控制器连接，用于与其他无线通讯装置进行通讯；其特征在于，所述电池包信息采集装置还包括：
电源控制模块，用于为电池包信息采集装置供电；
所述电源控制模块包括第一供电支路、第二供电支路和切换开关，所述第一供电支路用于为休眠状态下的电池包信息采集装置供电，所述第二供电支路用于为唤醒状态下的电池包信息采集装置供电，所述切换开关用于实现所述第一供电支路和第二供电支路之间的切换。
2.根据权利要求1所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述第一供电支路上设置有LDO供电模块。
3.根据权利要求1或2所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述第二供电支路上设置有DC/DC供电模块。
4.根据权利要求1所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述切换开关为单刀双掷开关，所述控制器控制连接所述单刀双掷开关，用于实现所述第一供电支路和第二供电支路之间的切换。
5.根据权利要求1所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述电池包信息采集装置还包括无线射频识别模块，所述无线射频识别模块与所述控制器连接，用于将接收到的目标地址信息送入所述控制器。
6.根据权利要求1所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述电池包信息采集装置还包括通讯转换模块，所述通讯转换模块的一端与所述前端采集装置连接，另一端与所述控制器连接，用于实现前端采集装置与控制器之间的信号转换。
7.根据权利要求1所述的电池包信息采集装置，其特征在于，所述控制器为MCU芯片。
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CN113709155A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 苏州猛禽视觉科技有限公司 电池模组菊花链通信转换方法、系统以及终端
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