CN220673416U - 电池单线通讯电路以及锂电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池单线通讯电路以及锂电池。上述的电池单线通讯电路包括电源控制电路以及信号发送电路；电源控制电路包括第一电子开关管、第二电子开关管以及第一电阻，第一电阻的第一端用于与电芯模组的正极连接，第二电子开关管的控制端与第一电阻的第二端连接；信号发送电路包括第三电子开关管以及第二电阻，第三电子开关管的控制端与电池管理器的通讯发送端连接，第三电子开关管的第一端用于输出第一通讯信号。当电池管理器的通讯发送端发出低压通讯信号时，经过第三电子开关管对其的电流放大，使得第三电子开关管的第一端上电流增大，从而使得输出第一通讯信号的电压增大，便于提供高电压的通讯信号，有效地提高了通讯稳定性。

Description

电池单线通讯电路以及锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单线通讯电路以及锂电池。

背景技术

随着不可再生资源的不断消耗，加快了新能源的开发和应用，锂电池作为新能源，具有能量高、环保性能好的优点，受到人们的青睐，越来越希望通过主机端(主MCU)实时监测电池内部BMS模块的信息。传统的低端电池往往不具备通讯功能，中端电池虽然具有通讯功能，但大多采用二线、三线或多线制作通讯方式。高端电池中普通使用单线通讯，单线通讯可以利用最小的线缆达到传输的目的，越来越成为电池行业的主流。

然而，目前主流的单线通讯多数采用TTL电平，电压较低，对于长距离传输，存在驱动能力低的问题，造成通信不稳定的情况，影响用户的体验感。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种有效提高通讯稳定性的电池单线通讯电路以及锂电池。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池单线通讯电路，包括：电源控制电路以及信号发送电路；所述电源控制电路包括第一电子开关管、第二电子开关管以及第一电阻，所述第一电子开关管的控制端用于与电池管理器的使能端连接，所述第一电阻的第一端用于与电芯模组的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电子开关管的控制端与所述第一电阻的第二端连接；所述信号发送电路包括第三电子开关管以及第二电阻，所述第二电子开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电子开关管的第一端连接，所述第三电子开关管的第二端接地，所述第三电子开关管的控制端与所述电池管理器的通讯发送端连接，其中，所述第三电子开关管的第一端用于输出第一通讯信号。

在其中一个实施例中，所述电源控制电路还包括第三电阻以及第四电阻，所述使能端通过所述第三电阻与所述第一电子开关管的控制端连接，所述第一电子开关管的控制端通过所述第四电阻接地。

在其中一个实施例中，所述信号发送电路还包括第五电阻以及第六电阻，所述通讯发送端通过所述第五电阻与所述第三电子开关管的控制端连接，所述第三电子开关管的控制端通过所述第六电阻接地。

在其中一个实施例中，所述信号发送电路还包括第一通讯二极管，所述第三电子开关管的第一端与所述第一通讯二极管的正极连接，所述第一通讯二极管的负极用于输出第一通讯信号。

在其中一个实施例中，所述信号发送电路还包括第七电阻，所述第一通讯二极管的负极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端用于输出第一通讯信号。

在其中一个实施例中，所述信号发送电路还包括通讯双向稳压管，所述第七电阻的第一端通过所述通讯双向稳压管接地。

在其中一个实施例中，所述电池单线通讯电路还包括信号接收电路，所述信号接收电路包括第四电子开关管、第八电阻以及第二通讯二极管，所述第二通讯二极管的正极用于接收第二通讯信号，所述第二通讯二极管的负极与所述第四电子开关管的控制端连接，所述第八电阻的第一端用于与基准电源连接，所述第八电阻的第二端与所述第四电子开关管的第一端连接，所述第四电子开关管的第一端用于与电池管理器的通讯接收端连接，所述第四电子开关管的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述信号接收电路还包括第九电阻以及第十电阻，所述第二通讯二极管的负极通过所述第九电阻与所述第四电子开关管的控制端连接，所述第四电子开关管的控制端通过所述第十电阻接地。

在其中一个实施例中，所述第三电子开关管为NPN型三极管。

一种锂电池，包括上述任一实施例所述的电池单线通讯电路。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

在第一电子开关管和第二电子开关管导通时，电芯模组为第三电子开关管的第一端供电，而当电池管理器的通讯发送端发出低压通讯信号时，经过第三电子开关管对其的电流放大，使得第三电子开关管的第一端上电流增大，从而使得输出第一通讯信号的电压增大，便于提供高电压的通讯信号，有效地提高了通讯稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一实施例中电池单线通讯电路的电路图；

图2为另一实施例中电池单线通讯电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型涉及一种电池单线通讯电路。在其中一个实施例中，所述电池单线通讯电路包括电源控制电路以及信号发送电路；所述电源控制电路包括第一电子开关管、第二电子开关管以及第一电阻，所述第一电子开关管的控制端用于与电池管理器的使能端连接，所述第一电阻的第一端用于与电芯模组的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电子开关管的控制端与所述第一电阻的第二端连接；所述信号发送电路包括第三电子开关管以及第二电阻，所述第二电子开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电子开关管的第一端连接，所述第三电子开关管的第二端接地，所述第三电子开关管的控制端与所述电池管理器的通讯发送端连接，其中，所述第三电子开关管的第一端用于输出第一通讯信号。在第一电子开关管和第二电子开关管导通时，电芯模组为第三电子开关管的第一端供电，而当电池管理器的通讯发送端发出低压通讯信号时，经过第三电子开关管对其的电流放大，使得第三电子开关管的第一端上电流增大，从而使得输出第一通讯信号的电压增大，便于提供高电压的通讯信号，有效地提高了通讯稳定性。

请参阅图1，其为本实用新型一实施例的电池单线通讯电路的电路图。

一实施例的电池单线通讯电路10包括电源控制电路100以及信号发送电路200。所述电源控制电路100包括第一电子开关管Q1、第二电子开关管Q2以及第一电阻R3。所述第一电子开关管Q1的控制端用于与电池管理器的使能端EN连接，所述第一电阻R3的第一端用于与电芯模组的正极P+连接，所述第一电阻R3的第二端与所述第一电子开关管Q1的第一端连接，所述第一电子开关管Q1的第二端接地。所述第二电子开关管Q2的第二端与所述第一电阻R3的第一端连接，所述第二电子开关管Q2的控制端与所述第一电阻R3的第二端连接。所述信号发送电路200包括第三电子开关管Q11以及第二电阻R4。所述第二电子开关管Q2的第一端与所述第二电阻R4的第一端连接，所述第二电阻R4的第二端与所述第三电子开关管Q11的第一端连接，所述第三电子开关管Q11的第二端接地。所述第三电子开关管Q11的控制端与所述电池管理器的通讯发送端TX连接，其中，所述第三电子开关管Q11的第一端用于输出第一通讯信号。

在本实施例中，在第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2导通时，电芯模组为第三电子开关管Q11的第一端供电，而当电池管理器的通讯发送端TX发出低压通讯信号时，经过第三电子开关管Q11对其的电流放大，使得第三电子开关管Q11的第一端上电流增大，从而使得输出第一通讯信号的电压增大，便于提供高电压的通讯信号，有效地提高了通讯稳定性。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述电源控制电路100还包括第三电阻R1以及第四电阻R2，所述使能端EN通过所述第三电阻R1与所述第一电子开关管Q1的控制端连接，所述第一电子开关管Q1的控制端通过所述第四电阻R2接地。在本实施例中，所述第三电阻R1与所述第一电子开关管Q1的控制端串联，所述第四电阻R2与所述第一电子开关管Q1的控制端以及第二端并联，使得所述第三电阻R1和所述第四电阻R2形成分压电路，所述第四电阻R2上的压降与所述第一电子开关管Q1的控制端至第二端之间的压降相同，即所述第四电阻R2的压降为所述第一电子开关管Q1的控制端与第二端的压降，通过调整所述第三电阻R1与所述第四电阻R2之间的阻值比，可调节所述第一电子开关管Q1的控制端电压，从而便于调节所述第一电子开关管Q1的导通和关闭。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述信号发送电路200还包括第五电阻R11以及第六电阻R12，所述通讯发送端TX通过所述第五电阻R11与所述第三电子开关管Q11的控制端连接，所述第三电子开关管Q11的控制端通过所述第六电阻R12接地。在本实施例中，所述第五电阻R11与所述第三电子开关管Q11的控制端串联，所述第六电阻R12与所述第三电子开关管Q11的控制端以及第二端并联，使得所述第五电阻R11和所述第六电阻R12形成分压电路，所述第六电阻R12上的压降与所述第三电子开关管Q11的控制端至第二端之间的压降相同，即所述第六电阻R12的压降为所述第三电子开关管Q11的控制端与第二端的压降，通过调整所述第五电阻R11与所述第六电阻R12之间的阻值比，可调节所述第三电子开关管Q11的控制端电压，从而便于调节所述第三电子开关管Q11的导通和关闭。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述信号发送电路200还包括第一通讯二极管D1，所述第三电子开关管Q11的第一端与所述第一通讯二极管D1的正极连接，所述第一通讯二极管D1的负极用于输出第一通讯信号。在本实施例中，所述第一通讯二极管D1作为所述第三电子开关管Q11的第一端的输出管，所述第一通讯二极管D1将经过所述第三电子开关管Q11放大的电压信号单向输出，使得所述第三电子开关管Q11的第一端输出的电流单向导出，便于所述第一通讯信号的输出，避免了外部静电脉冲信号通过所述第三电子开关管Q11灌入至通讯发送端TX，降低对所述电池管理器的通讯发送干扰。

进一步地，请参阅图1，所述信号发送电路200还包括第七电阻R31，所述第一通讯二极管D1的负极与所述第七电阻R31的第一端连接，所述第七电阻R31的第二端用于输出第一通讯信号。在本实施例中，所述第七电阻R31与所述第一通讯二极管D1串联，所述第七电阻R31作为限流电阻，对所述第一通讯二极管D1输出的电流进行限制，避免了受到外部静电脉冲干扰冲击的情况。

更进一步地，请参阅图1，所述信号发送电路200还包括通讯双向稳压管TVS1，所述第七电阻R31的第一端通过所述通讯双向稳压管TVS1接地。在本实施例中，所述通讯双向稳压管TVS1与所述第七电阻R31并联，所述通讯双向稳压管TVS1与所述第七电阻R31形成防静电限流电路，具有防静电冲击作用，具体地，所述通讯双向稳压管TVS1与所述第七电阻R31对外部静电脉冲信号进行吸收浪涌干扰操作，避免了所述信号发送电路200受到外部干扰冲击，有效地保护了电路中的各电子开关管，同时还能对所述第一通讯信号的电压进行钳位，确保所述第一通讯信号的电压维持在稳定的高电压范围内。

在其中一个实施例中，请参阅图2，所述电池单线通讯电路10还包括信号接收电路300，所述信号接收电路300包括第四电子开关管Q21、第八电阻R21以及第二通讯二极管D2，所述第二通讯二极管D2的正极用于接收第二通讯信号，所述第二通讯二极管D2的负极与所述第四电子开关管Q21的控制端连接，所述第八电阻R21的第一端用于与基准电源VCC连接，所述第八电阻R21的第二端与所述第四电子开关管Q21的第一端连接，所述第四电子开关管Q21的第一端用于与电池管理器的通讯接收端连接，所述第四电子开关管Q21的第二端接地。在本实施例中，所述第四电子开关管Q21作为通讯信号的接收管，所述第八电阻R21串联在所述第四电子开关管Q21的第一端上，所述第八电阻R21作为所述第四电子开关管Q21的第一端的下拉电阻，便于为所述第四电子开关管Q21的第一端提供对应的输出电压，从而便于与第二通讯信号的电压对应。而且，所述第二通讯信号的电压通常为高电压，经过所述第四电子开关管Q21的转换后，可以通过所述第四电子开关管Q21的第一端输出所述电池管理器能承受的通讯电压。所述第二通讯二极管D2串联在所述第四电子开关管Q21的控制端上，所述第二通讯二极管D2将所述第二通讯信号单向导入所述第四电子开关管Q21，从而便于所述电池管理器的通讯接收端接收电压转换后的通讯输入信号，确保了接收到的通讯信号稳定性。

进一步地，请参阅图2，所述信号接收电路300还包括第九电阻R23以及第十电阻R22，所述第二通讯二极管D2的负极通过所述第九电阻R23与所述第四电子开关管Q21的控制端连接，所述第四电子开关管Q21的控制端通过所述第十电阻R22接地。在本实施例中，所述第九电阻R23与所述第四电子开关管Q21的控制端串联，所述第十电阻R22与所述第四电子开关管Q21的控制端以及第二端并联，使得所述第九电阻R23和所述第十电阻R22形成分压电路，所述第十电阻R22上的压降与所述第四电子开关管Q21的控制端至第二端之间的压降相同，即所述第十电阻R22的压降为所述第四电子开关管Q21的控制端与第二端的压降，通过调整所述第九电阻R23与所述第十电阻R22之间的阻值比，可调节所述第四电子开关管Q21的控制端电压，从而便于调节所述第四电子开关管Q21的导通和关闭。

在另一个实施例中，所述第七电阻R31和所述通讯双向稳压管TVS1组成的限流防浪涌电路同样适用于所述信号接收电路300，以进一步保护接收到的通讯信号的稳定性。

在另一个实施例中，所述第一电子开关管Q1、所述第三电子开关管Q11以及所述第四电子开关管Q21均为NPN型三极管，所述第一电子开关管Q1的第一端、所述第三电子开关管Q11的第一端以及所述第四电子开关管Q21的第一端为NPN型三极管的集电极，所述第一电子开关管Q1的第二端、所述第三电子开关管Q11的第二端以及所述第四电子开关管Q21的第二端为NPN型三极管的发射极，所述第一电子开关管Q1的控制端、所述第三电子开关管Q11的控制端以及所述第四电子开关管Q21的控制端为NPN型三极管的基极；所述第二电子开关管Q2为PMOS管，所述第二电子开关管Q2的第一端为PMOS管的漏极，所述第二电子开关管Q2的第二端为PMOS管的源极，所述第二电子开关管Q2的控制端为PMOS管的栅极。

在另一个实施例中，电芯模组为7S的锂电池包，额定电压26V，电池管理器为BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)模块，具有AFE(Analog Front End，模拟前端)芯片及从MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，BMS模块使能引脚输出TTL(Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)电平信号为5V，通过所述电池单线通讯电路转换为电平信号13.7V，并输出到通讯总线中，便于输出所述第一通讯信号，增加通信电压的比较值，实现高可靠性的传输。主机端通过接收到的第一通讯信号，用户可以实时查看电池包的信息，了解BMS的状态，更加精确地评估BMS的可用性。

在其中一个实施例中，本申请还提供一种锂电池，包括上述任一实施例所述的电池单线通讯电路。在本实施例中，所述电池单线通讯电路包括电源控制电路以及信号发送电路；所述电源控制电路包括第一电子开关管、第二电子开关管以及第一电阻，所述第一电子开关管的控制端用于与电池管理器的使能端连接，所述第一电阻的第一端用于与电芯模组的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电子开关管的控制端与所述第一电阻的第二端连接；所述信号发送电路包括第三电子开关管以及第二电阻，所述第二电子开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电子开关管的第一端连接，所述第三电子开关管的第二端接地，所述第三电子开关管的控制端与所述电池管理器的通讯发送端连接，其中，所述第三电子开关管的第一端用于输出第一通讯信号。在第一电子开关管和第二电子开关管导通时，电芯模组为第三电子开关管的第一端供电，而当电池管理器的通讯发送端发出低压通讯信号时，经过第三电子开关管对其的电流放大，使得第三电子开关管的第一端上电流增大，从而使得输出第一通讯信号的电压增大，便于提供高电压的通讯信号，有效地提高了通讯稳定性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池单线通讯电路，其特征在于，包括：

电源控制电路，所述电源控制电路包括第一电子开关管、第二电子开关管以及第一电阻，所述第一电子开关管的控制端用于与电池管理器的使能端连接，所述第一电阻的第一端用于与电芯模组的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端接地，所述第二电子开关管的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电子开关管的控制端与所述第一电阻的第二端连接；

信号发送电路，所述信号发送电路包括第三电子开关管以及第二电阻，所述第二电子开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电子开关管的第一端连接，所述第三电子开关管的第二端接地，所述第三电子开关管的控制端与所述电池管理器的通讯发送端连接，其中，所述第三电子开关管的第一端用于输出第一通讯信号。

2.根据权利要求1所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述电源控制电路还包括第三电阻以及第四电阻，所述使能端通过所述第三电阻与所述第一电子开关管的控制端连接，所述第一电子开关管的控制端通过所述第四电阻接地。

3.根据权利要求1所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述信号发送电路还包括第五电阻以及第六电阻，所述通讯发送端通过所述第五电阻与所述第三电子开关管的控制端连接，所述第三电子开关管的控制端通过所述第六电阻接地。

4.根据权利要求1所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述信号发送电路还包括第一通讯二极管，所述第三电子开关管的第一端与所述第一通讯二极管的正极连接，所述第一通讯二极管的负极用于输出第一通讯信号。

5.根据权利要求4所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述信号发送电路还包括第七电阻，所述第一通讯二极管的负极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端用于输出第一通讯信号。

6.根据权利要求5所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述信号发送电路还包括通讯双向稳压管，所述第七电阻的第一端通过所述通讯双向稳压管接地。

7.根据权利要求1所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述电池单线通讯电路还包括信号接收电路，所述信号接收电路包括第四电子开关管、第八电阻以及第二通讯二极管，所述第二通讯二极管的正极用于接收第二通讯信号，所述第二通讯二极管的负极与所述第四电子开关管的控制端连接，所述第八电阻的第一端用于与基准电源连接，所述第八电阻的第二端与所述第四电子开关管的第一端连接，所述第四电子开关管的第一端用于与电池管理器的通讯接收端连接，所述第四电子开关管的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述信号接收电路还包括第九电阻以及第十电阻，所述第二通讯二极管的负极通过所述第九电阻与所述第四电子开关管的控制端连接，所述第四电子开关管的控制端通过所述第十电阻接地。

9.根据权利要求1所述的电池单线通讯电路，其特征在于，所述第三电子开关管为NPN型三极管。

10.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的电池单线通讯电路。