CN213936332U - 一种分布式拓扑架构电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式拓扑架构电池管理系统，包括主控制器和至少一个电池监控单元，所述主控制器包含有隔离通讯IC，所述电池监控单元包含有电池管理IC，所述电池监控单元通过隔离式SPI通信与所述主控制器相连接。本实用新型的优点：主机与从机之间采用隔离式SPI通信，从机不需要增加MCU及外围电路，也不需要单独开发从机的软件，既节省了软硬件开发的成本，又提高了系统配置的灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电气技术领域，具体是指一种分布式拓扑架构电池管理系统。
背景技术
近年来，在国家政策的扶持下，新能源市场得到了巨大的发展。锂电池凭借其比能量高、循环寿命长、绿色环保的特点更是发展迅猛。而在实际工作中，为使电池保持在最佳工作状态下，最大限度延长电池的寿命，需要可靠的电池管理系统对其进行控制管理。
现有的电池管理系统硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型。
集中式是将所有的电子元件均集中到一块电路板上，其电池采样芯片与主控芯片之间采用的多为菊花链式的连接，其电路设计相对简单，但由于其所有的采集线束都连接到一块板子上，当电池串数较多时，对电池管理系统的安全性就会有更大挑战。同时，菊花链式的连接在通讯稳定性方面也可能存在问题。菊花链式的通讯方式为一串循环链，当这串循环链中的某一点发生故障时，从这点开始后面电池信息均无法监控。
分布式拓扑架构包含主机和从机，一个电池系统可配备一个或多个从机，系统配置的灵活性较高，能够适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。当前分布式拓扑架构的主机与从机之间采用的通信方式多为CAN(Control Area Network,控制局域网络)总线通讯。采用该通讯架构时，从机需要增加CAN收发器、MCU及外围电路，并且需要开发相应的软件，既增加了硬件成本也增加了从机的软件开发部分。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述的各种问题，提供了一种分布式拓扑架构的电池管理系统，该电池管理系统主机与从机之间采用隔离式SPI通信，从机不需要增加MCU及外围电路，也不需要单独开发从机的软件，既节省了软硬件开发的成本，又提高了系统配置的灵活性。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种分布式拓扑架构的电池管理系统，包括主控制器和至少一个电池监控单元，所述主控制器包含有隔离通讯IC，所述电池监控单元包含有电池管理IC。
作为改进，所述电池监控单元为若干个，若干个所述电池监控单元通过隔离式SPI通信并联至主控制器。
作为改进，所述电池监控单元包括电池监控单元1，电池监控单元2…电池监控单元n；n为大于等于1的整数，所述电池监控单元1，电池监控单元2…电池监控单元n通过隔离变压器并行与主控制器相连接。
作为改进，所述电池管理IC为Linear公司的LTC6804-2芯片，所述LTC6804-2芯片用于可寻址总线配置，通过引脚A0-A3来设定器件的地址，以此区分不同电池模组的从机。
作为改进，各个所述电池监控单元受控于主控制器。
作为改进，所述主控制器与电池监控单元之间的硬件连接采用的是双绞线，能够有效降低对信号的干扰。
作为改进，所述隔离通讯IC为Linear公司的LTC6820芯片，所述LTC6820 IC用于将主控制器连接至电池监控单元。
作为改进，所述电池监控单元采集电池信息状态，所述电池信息状态包括单体电池电压、电池模组温度、电池模组总电压以及电池系统总电压。
作为改进，GPIO端口为电池管理IC所包含的多个中的一个，GPIO端口用于采集电阻R1(R2…Rn)上的电压，通过换算得到热敏电阻NTC1(NTC2…NTCn)的阻值，再由热敏电阻阻值与温度的对应关系得到当前模组的温度值。
作为改进，电池监控单元通过与单个电池组电连接采集得到每个单体电池的电压，再由内部算法累加得到电池模组的总电压以及电池系统的总电压。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型在使用时，通过隔离式SPI通信连接主控制器和电池监控单元，构成了分布式拓扑架构。既从硬件方面减少了电子器件，降低了生产成本，又避免了从机的软件开发，降低了产品研发的难度系数。同时保证了在某一电池监控单元发生故障时，对于其它的电池监控单元通信不会产生影响。
附图说明
图1为本实用新型一种分布式拓扑架构的电池管理系统的示意图。
图2为本实用新型一种分布式拓扑架构的电池管理系统分布式架构的示意图。
图3为本实用新型一种分布式拓扑架构的电池管理系统的电池管理IC地址选择示意图。
如图所示：1、主控制器；2、电池监控单元。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，一种电池管理系统其分布式拓扑架构，包括主控制器1和至少一个电池监控单元2，所述主控制器1通过隔离通信IC(LTC6820芯片)与各个电池监控单元2建立双向SPI通信。所述电池监控单元2包括电池监控单元1、电池监控单元2…电池监控单元n，n为大于等于1的整数。所述电池监控单元1、电池监控单元2…电池监控单元n通过隔离变压器并行连接至主控制器1，相互间独立通信，当有一单元出现故障时，不会对其它单元造成干扰。所述电池监控单元2的数量可根据实际电池模组数量进行调整。
如图2所示，主控制器1包含有隔离通信IC及其外围电路、MCU、电压电流采集电路以及输出控制电路。所述隔离通信IC及其外围电路用于和电池监控单元间进行SPI数据通信。所述电压电流采集电路用于采集母线电压和充放电电流。所述输出控制电路用于控制电池系统的充放电。
所述电池监控单元2用于采集电池模组的电压、温度信息。所述电池监控单元2通过与单个电池组电连接，采集得到每个单体电池的电压，再由内部算法累加得到电池模组的总电压以及电池系统的总电压。电池监控单元2的GPIO口用作模拟量输入口，用于采集热敏电阻两端的电压值，再由热敏电阻阻值与温度值的线性对应关系得到电池模组当前的温度值。
如图3所述，switch为拨码选择开关，拨至ON为“1”，拨至OFF为“0”，用于定义不同电池监控单元的地址。电池管理IC的“A0～A3”口用于采集switch开关的电平信号，当电池管理IC接收到主控制器的寻址信号时，将会对该寻址信号与“A0～A3”口的电平信号进行匹配。只有匹配成功时，电池管理IC才会对其信号进行响应。因此，采用本实用新型提供的分布式拓扑架构电池管理系统，当拓扑架构中的某一电池监控单元出现故障时，不会对其他电池监控单元的信息通信产生影响。
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于:包括主控制器(1)和至少一个电池监控单元(2)，所述主控制器(1)包含有隔离通讯IC，所述电池监控单元(2)包含有电池管理IC，所述电池监控单元(2)通过隔离式SPI通信与所述主控制器(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于：所述电池管理IC的型号为LTC6804-2芯片。
3.根据权利要求1所述的一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于：所述隔离通讯IC的型号为LTC6820芯片。
4.根据权利要求1所述的一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于：所述电池监控单元(2)设有若干个，若干个所述电池监控单元(2)通过隔离式SPI通信并联至所述主控制器(1)。
5.根据权利要求1所述的一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于：所述电池监控单元(2)采集电池信息状态，所述电池信息状态包含单体电池电压、模组温度、电池模组总电压以及电池系统总电压。
6.根据权利要求1所述的一种分布式拓扑架构电池管理系统，其特征在于：所述主控制器(1)与所述电池监控单元(2)之间的硬件连接采用的是双绞线。
Priority Applications (1)
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| CN202023242602.8U CN213936332U (zh) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | 一种分布式拓扑架构电池管理系统 |
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Publications (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114497769A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 四川启睿克科技有限公司 | 双冗余锂电池管理系统及方法 |
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2020
- 2020-12-29 CN CN202023242602.8U patent/CN213936332U/zh active Active
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| CN114497769A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 四川启睿克科技有限公司 | 双冗余锂电池管理系统及方法 |
| CN114497769B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-09-22 | 四川启睿克科技有限公司 | 双冗余锂电池管理系统及方法 |
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