CN215451504U - 一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，模块包括电芯/模组采样模块M3、无线信号中转模块M2以及M1主控模块，有线通讯电芯/模组采样模块M4，其中：主控模块包括两个ADI6820芯片；无线信号中转模块M2包括两个ADI8850芯片以及两个ADI6820芯片；电芯/模组采样模块M3包括一个前端采样芯片，芯片选择为ADI6815芯片，还包括无线通讯芯片和一个内置天线；有线通讯电芯/模组采样模块M4包括4个ADI6815芯片，本方案既能方便灵活的布置电芯采样监控模块，同时也能有效降低线束成本。

Description

一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置

技术领域

本实用新型涉及新能源电动汽车领域，特别涉及一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，特别是电动汽车，需要电池管理系统对电池的充放电行为进行管理，使其工作在合适的工况下，提高动力电池的使用寿命；同时对电芯的热扩散事件进行监控，当发生危险事件时能及时有效的进行预警，避免乘员生命健康受到危害。

在当前阶段，动力电池在新能源汽车整车成本中的占比高居不下，主机厂针对不同配置的车型提供不同续航里程的动力电池。市场上主流的BMS均为有线方案，其中大量的线束占据了相当部分的成本，尤其在续航里程较高，导致电芯数目较多的乘用车，或PACK体积较大的纯电动BUS上，尤其的明显；而市场上部分公司先行开发的无线BMS，则不能匹配某些乘用车，主机厂产品由于续航里程较短，则电芯数目较少，依然需要采用有线BMS的方案，同产品不同配置间不能进行快速切换，只能重新开发一套新的BMS，适配性较差，平台化程度低，开发成本较高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供提出一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，BMU既能实现传统有线CMU的通讯方式，也能兼容无线CMU的通讯需求。即使用同一个BMU，可以进行有线或无线通讯方式的拓展，一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，装置包括壳体，壳体内部包括电芯/模组采样模块M3、无线信号中转模块M2以及主控模块M1，M4有线通讯电芯/模组采样模块，有线BMS中由主控模块和有线通讯电芯/模组采样模块组成，无线BMS由主控模块、无线信号中转模块和电芯/模组采样模块组成，其中：

所述主控模块M1为主板BMU（电池管理单元），包括两个ADI6820芯片；

所述无线信号中转模块M2为射频主机，包括两个ADI8850芯片以及两个ADI6820芯片，ADI6820芯片为串行通信SPI隔离芯片，ADI8850为无线信号收发芯片，同时接收来自多个电芯/模组采样模块M3的信号，无线信号中转模块M2内的两个天线，分别与两个ADI8850芯片及ADI6820芯片连接，即形成两条独立的信号接收回路；

所述电芯/模组采样模块M3为从板CMU（单体监控单元），包括一个前端采样芯片，用于采集和监控电压和温度，芯片选择为ADI6815芯片，还包括无线通讯芯片和一个内置天线，无线通讯芯片选择为ADI8850芯片，电芯采样监控模块使用所采集的串联电芯进行供电，且每个电芯采样监控模块只包括ADI6815和ADI8850两个芯片，所述电芯采样监控模块中，ADI6815芯片采集的信息通过SPI口与ADI8850芯片通讯，ADI8850芯片将信息通过天线用无线方式发出；

所述有线通讯电芯/模组采样模块M4为从板CMU（单体监控单元），包括4个ADI6815芯片，有线通讯电芯/模组采样模块M4输出的差分信号，通过菊花链回环与M1主控模块上的两个ADI6820芯片进行连接，形成稳定的、抗干扰能力较强的通信回路。此设计既能保证通信回路的稳定性，也能提供较高的隔离绝缘，减少了对外部的噪声干扰。

作为本实用新型的一种改进，其中信号接收回路能独立的接收来自所有M3无线信号中转模块的信号，即两条回路接收到的数据信息是相同且冗余的，再经过差分处理后，传输给主控模块M1。

作为本实用新型的一种改进，所述有线BMS中的主控模块M1与无线BMS中使用的主控模块M1为相同模块。

作为本实用新型的一种改进，所述电芯/模组采样模块M3片内的隔离器件使用电容器，

作为本实用新型的一种改进，片外的隔离器件使用变压器。

作为本实用新型的一种改进，所述电芯/模组采样模块M3使用ADI6815芯片进行电芯采样和监控，通过SPI信号线路与ADI8850无线芯片相连，经过ADI8850芯片对信号处理后由内置天线将数据发出。

基于上述技术方案，进一步地，所述电芯采样监控模块M3通过中转模块M2与主控模块M1进行数据信息的交换，所述电芯采样模块与所述中转模块间采用无线通讯方式进行数据信息交换，所述中转模块与所述主控模块之间通过差分信号进行数据信号交换；所述单个电芯采样模块M3使用ADI6815芯片进行电芯采样和监控，通过SPI信号与ADI8850无线芯片相连，经过ADI8850芯片对信号处理后由内置天线将数据发出；中转模块M2接收来自电芯采样模块M3的数据和信息，中转模块同时接收来自多个电芯采样模块的数据信息，即一对多的进行数据信息交换，中转模块中使用两个ADI8850无线芯片及两个ADI6820芯片，形成两条冗余独立的数据通路；中转模块M2对接收到的数据信息进行差分处理后，通过有线方式传输给主控模块M1，相应的，主控模块中的两个ADI6820芯片来自中转模块M2的差分信号转换为SPI信号进行处理和判断；电芯采样模块M4通过差分信号的方式与主控模块M1进行数据信息交换，其中主控模块与无线信号传输使用的主控模块相同。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：针对主机厂可能出现的在不同配置情况下，因续航里程不同而导致的动力电池电芯串数不同，从而提出的解决方案，续航里程较高的车型，电芯串数较多，可以采用无线通讯方案，因此提出一种平台化的电池管理系统，在不重新设计开发BMU的基础上，可以兼容无线CMU和有线CMU的通讯的方案，为主机厂提供更多灵活的选择，既能满足大容量PACK采用无线BMS降低线束成本的需求，也能满足小容量PACK选择有线BMS的方案，既能方便灵活的布置电芯采样监控模块，同时也能有效降低线束成本，续航里程较低的车型，可以选择同平台下的有线兼容方案，不需要重新开发BMU，只需更换有线从板即可，无线兼容有线BMS方案的提出，有助于主机厂实现平台化，从而较大的节约研发投入和物料成本。

附图说明

图1为无线BMS系统框架图。

图2为有线BMS系统框架图。

具体实施方式

以下将结合附图1至附图2对本实用新型做进一步的说明，但不应以此来限制本实用新型的保护范围，为了方便说明并且理解本实用新型的技术方案，以下说明均以附图所展示为准。

本实用新型提供一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，所述模块包括M3电芯/模组采样模块、M2无线信号中转模块以及M1主控模块，M4有线通讯电芯/模组采样模块，有线BMS中由主控模块和有线通讯电芯/模组采样模块组成，无线BMS由主控模块、无线信号中转模块和电芯/模组采样模块组成，其中：

所述主控模块M1为主板BMU（电池管理单元），包括两个ADI6820芯片；

所述无线信号中转模块M2为射频主机，包括两个ADI8850芯片以及两个ADI6820芯片，ADI6820芯片为串行通信SPI隔离芯片，ADI8850为无线信号收发芯片，同时接收来自多个电芯/模组采样模块M3的信号，无线信号中转模块M2内的两个天线，分别与两个ADI8850芯片及ADI6820芯片连接，即形成两条独立的信号接收回路；

所述电芯/模组采样模块M3为从板CMU（单体监控单元），包括一个前端采样芯片，用于采集和监控电压和温度，芯片选择为ADI6815芯片，还包括无线通讯芯片和一个内置天线，无线通讯芯片选择为ADI8850芯片，电芯采样监控模块使用所采集的串联电芯进行供电，且每个电芯采样监控模块只包括ADI6815和ADI8850两个芯片，所述电芯采样监控模块中，ADI6815芯片采集的信息通过SPI口与ADI8850芯片通讯，ADI8850芯片将信息通过天线用无线方式发出；

在每个动力电池Pack内，采用的一套无线BMS方案，包含M3的数量需要根据电芯的串数进行配置，本方案中单个M3可以采集12串电芯电压，每个M3内，ADI6815芯片采集的信息通过SPI口与ADI8850芯片通讯，ADI8850芯片将信息通过天线用无线方式发出，M2为无线信号接收模块，可以同时接收来自多个M3的信号，即可以一对多，M2模块内的两个天线，分别与两个ADI8850芯片及ADI6820芯片连接，即形成两条独立的信号接收回路，其中信号接收回路能独立的接收来自所有M3的信号，即两条回路接收到的数据信息是相同的，冗余的，再经过差分处理后，传输给M1模块。

多个M3模块组成的无线网络，可以非常便捷的实现串数较多PACK的电芯电压和温度监控，而且使得布局极其灵活，既能节省空间，也能有效的节省线束连接的成本，此外，M2模块中，拥有的两条无线信号接收回路，独立冗余的接收所有来自各个M3的数据信息，有效的保证了数据传输的可靠性。

所述有线通讯电芯/模组采样模块M4为从板CMU（单体监控单元），包括4个ADI6815芯片，有线通讯电芯/模组采样模块M4输出的差分信号，通过菊花链回环与M1主控模块上的两个ADI6820进行连接。

所述有线BMS与无线BMS中使用的主控模块为同一个模块，结构与功能完全相同。

进一步地，所述电芯采样监控模块M3通过中转模块M2与主控模块M1进行数据信息的交换，所述电芯采样模块与所述中转模块间采用无线通讯方式进行数据信息交换，所述中转模块与所述主控模块之间通过差分信号进行数据信号交换；所述单个电芯采样模块M3使用ADI6815芯片进行电芯采样和监控，通过SPI信号与ADI8850无线芯片相连，经过ADI8850芯片对信号处理后由内置天线将数据发出；中转模块M2接收来自电芯采样模块M3的数据和信息，中转模块同时接收来自多个电芯采样模块的数据信息，即一对多的进行数据信息交换，中转模块中使用两个ADI8850无线芯片及两个ADI6820芯片，形成两条冗余独立的数据通路；中转模块M2对接收到的数据信息进行差分处理后，通过有线方式传输给主控模块M1，相应的，主控模块中的两个ADI6820芯片来自中转模块M2的差分信号转换为SPI信号进行处理和判断；电芯采样模块M4通过差分信号的方式与主控模块M1进行数据信息交换，其中主控模块与无线信号传输使用的主控模块M1相同，所述电芯采样模块采用四个采样芯片ADI6815，片内的隔离器件使用电容器，片外的隔离器件使用变压器。

最后应说明的是：以上所述实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，装置包括壳体，壳体内部包括电芯/模组采样模块M3、无线信号中转模块M2以及主控模块M1，有线通讯电芯/模组采样模块M4，有线BMS中由主控模块M1和有线通讯电芯/模组采样模块M4组成，无线BMS由主控模块M1、无线信号中转模块M2和电芯/模组采样模块M3组成，其中：

所述主控模块M1为主板BMU，包括两个ADI6820芯片；

所述无线信号中转模块M2为射频主机，包括两个ADI8850芯片以及两个ADI6820芯片，ADI6820芯片为串行通信SPI隔离芯片，ADI8850为无线信号收发芯片，同时接收来自多个电芯/模组采样模块M3的信号，无线信号中转模块M2内的两个天线，分别与两个ADI8850芯片及ADI6820芯片连接，形成两条独立的信号接收回路；

所述电芯/模组采样模块M3为从板CMU，包括一个前端采样芯片，用于采集和监控电压和温度，芯片选择为ADI6815芯片，还包括无线通讯芯片和一个内置天线，无线通讯芯片选择为ADI8850芯片，电芯/模组采样模块M3使用所采集的串联电芯进行供电，且每个电芯/模组采样模块M3只包括ADI6815和ADI8850两个芯片，所述电芯/模组采样模块M3中，ADI6815芯片采集的信息通过SPI线路与ADI8850芯片通讯，ADI8850芯片将信息通过天线用无线方式发出；

所述有线通讯电芯/模组采样模块M4为从板CMU，包括4个ADI6815芯片，有线通讯电芯/模组采样模块M4输出的差分信号，通过菊花链回环与主控模块M1上的两个ADI6820进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，其中信号接收回路能独立接收来自电芯/模组采样模块M3的信号，两条回路接收到的数据信息是相同且冗余的，再经过差分处理后，传输给主控模块M1。

3.根据权利要求1所述的一种兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，所述有线BMS中的主控模块M1与无线BMS中使用的主控模块M1为相同模块。

4.根据权利要求1所述的兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，所述电芯/模组采样模块M3片内的隔离器件为电容器。

5.根据权利要求1所述的兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，所述电芯/模组采样模块M3片外的隔离器件为变压器。

6.根据权利要求4或5所述的兼容无线和有线的分布式信号传输装置，其特征在于，所述电芯/模组采样模块M3使用ADI6815芯片进行电芯采样和监控，通过SPI信号线路与ADI8850芯片相连，经过ADI8850芯片对信号处理后由内置天线将数据发出。

Images