WO2020173352A1 - 采样电路及其控制方法 - Google Patents

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WO2020173352A1
WO2020173352A1 PCT/CN2020/075873 CN2020075873W WO2020173352A1 WO 2020173352 A1 WO2020173352 A1 WO 2020173352A1 CN 2020075873 W CN2020075873 W CN 2020075873W WO 2020173352 A1 WO2020173352 A1 WO 2020173352A1
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WO
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sampling processing
processing unit
controller
daisy chain
module
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Application number
PCT/CN2020/075873
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English (en)
French (fr)
Inventor
杨大春
刘宇
刘昌鑑
李前邓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm

Definitions

  • This application relates to the field of batteries, in particular to a sampling circuit and a control method thereof.
  • the currently known battery module data sampling methods mostly use a single-chain daisy chain to collect the status data of each cell in the battery pack, such as voltage, current, temperature, etc., and then transmit the cell status data through the daisy chain To the Microcontroller Unit (MCU) in the battery management unit.
  • MCU Microcontroller Unit
  • the MCU analyzes and processes the battery state data, and reports the fault when an abnormality is found, and then the passenger judges and processes it by himself.
  • the existing method is that the MCU checks the status data of each cell unit one by one until it finds that the status data of a certain cell unit is abnormal. It is judged that the battery pack is abnormal. Under this processing mechanism, it takes a long time for the MCU to discover the abnormality of the battery state data, resulting in failure to be reported in time. In other words, the battery management unit finds that the battery pack is abnormal in timeliness.
  • sampling circuit and the control method of the sampling circuit in the embodiments of the present application realize the improvement of the timeliness of detecting abnormality of the battery pack.
  • a sampling circuit includes: a sampling processing module, a controller, and a first isolation module and a second isolation module connected to the controller; wherein,
  • the first isolation module, the sampling processing module, and the second isolation module are connected in series to form a first daisy chain, and the first isolation module, the sampling processing module, and the second isolation module are connected in series to form a second daisy chain;
  • the sampling processing module is used to collect the state data of a plurality of battery cells in the battery pack and determine the first maximum value and the first minimum value among the collected state data of the plurality of battery cells;
  • the first daisy chain is used to transmit state data of a plurality of battery cells in the battery pack to the controller, and the second daisy chain is used to transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller;
  • the controller is used for judging whether the battery pack is abnormal based on the first maximum value and/or the first minimum value.
  • a control method of a sampling circuit which is applied to the sampling circuit provided in the embodiments of the present application, and the control method of the sampling circuit includes:
  • the controller receives the first maximum value and the first minimum value transmitted through the second daisy chain; the controller determines whether the battery pack is abnormal according to the first maximum value and/or the first minimum value.
  • the sampling circuit and the control method of the sampling circuit in the embodiments of the present application the maximum value and the minimum value of the state data of all the battery cells of the battery pack are quickly transmitted to the controller by using the second daisy chain.
  • the data transmission volume of the value is small, so the controller can determine whether the battery pack is abnormal in time according to the maximum value and the minimum value in the state data of all the battery cells of the battery pack.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a sampling circuit provided by the first embodiment of the application
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the structure of the sampling circuit provided by the second embodiment of the application.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a sampling circuit provided by a third embodiment of this application.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a sampling circuit provided by a fourth embodiment of the application.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of a control method of a sampling circuit provided by an embodiment of the application. detailed description
  • Fig. 1 shows a schematic structural diagram of a sampling circuit provided by some embodiments of the present application.
  • the sampling circuit provided by the embodiment of the present application includes: a sampling processing module M, a controller C, and a first isolation module G1 and a second isolation module G2 connected to the controller C.
  • the first isolation module G1, the sampling processing module M, and the second isolation module G2 are connected in series to form a first daisy chain
  • the first isolation module G1, the sampling processing module M, and the second isolation module G2 are connected in series to form a second daisy chain. chain.
  • the sampling processing module M is used to collect state data of multiple battery cells in the battery pack and determine the first maximum value and the first minimum value among the collected state data of the multiple battery cells.
  • the first daisy chain is used to transmit the state data of multiple battery cells in the battery pack P to the controller C
  • the second daisy chain is used to transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller C.
  • the controller C is used for judging whether the battery pack P is abnormal based on the first maximum value and/or the first minimum value.
  • state data of the multiple cell sampling units of the battery pack P collected by the sampling processing module M is the state data of all the cell units in the battery pack P.
  • the state data may be data such as voltage, current, temperature, charge state, etc., which is not limited herein.
  • the sampling processing module M collects various state data of the battery cell unit, the maximum and minimum value of each state data among all the state data of all the battery cells in the battery pack are transmitted to the controller through the second daisy chain C.
  • the sampling circuit transmits the state data of all the cell units in the battery pack P to the controller C through the first daisy chain, and transmits the first of the state data of all the cell units in the battery pack through the second daisy chain.
  • a maximum value and a first minimum value to the controller C. Since the data amount of the second daisy chain is small, the first maximum value and the first minimum value are transmitted to the controller C first. After the controller C receives the first maximum value and the first minimum value, it immediately determines whether the battery pack P is abnormal according to the first maximum value and the first minimum value. Therefore, according to the above-mentioned first maximum value and the first minimum value, abnormal cell state data in the battery pack P can be found in time, so as to determine whether the battery pack P is abnormal in time.
  • the controller C can determine whether the battery pack P is abnormal based on the relationship between the first maximum value and the first preset threshold, and the relationship between the first minimum value and the second preset threshold. . If the first maximum value is greater than the first preset threshold and/or the first minimum value is less than the second preset threshold, it means that the state data of the battery cell unit is abnormal. In other words, the battery pack is abnormal.
  • controller C finds that the battery pack P is abnormal, it can control the switch mode in Figure 1 Block K is used to deal with the abnormality of the battery pack P in time to improve the safety of the battery pack P.
  • the switch module K is connected to the battery pack P and the controller C respectively.
  • the switch module K and the battery pack P are arranged in the main circuit of the battery pack P.
  • the main circuit of the battery includes not only the battery pack P and the switch module K, but also the load (not shown in Figure 1).
  • the switch module K When the switch module K is in the closed state, the main circuit is in a conducting state, and the battery pack P is used to supply power to various loads in the main circuit.
  • the switch module K includes but is not limited to a relay.
  • the controller C determines that the first maximum value is greater than the first preset threshold and/or the first minimum value is less than the second preset threshold, it sends a disconnection instruction to the switch module K.
  • the switch module K switches from the closed state to the open state based on the disconnection command to cut off the main circuit where the battery pack P is located, thereby improving the safety of the battery pack P.
  • the first daisy chain can be used not only to transmit all the state data of all the battery cells in the battery pack P to the controller C, but also to transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller C.
  • the second daisy chain can be used not only to transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller C, but also to transmit all the state data of all the battery cells in the battery pack P to the controller C.
  • two daisy chains can be used to transmit all state data and maximum values (ie, the first maximum value and the first minimum value) of all battery cells to the controller C respectively.
  • Figure 2 shows a schematic structural diagram of a sampling circuit provided by other embodiments of the present application.
  • Figure 2 shows the specific structure of the sampling processing module M.
  • the sampling circuit provided in the embodiment of the present application can be applied to the scenario of collecting state data of the battery cell unit in the battery pack P.
  • the battery pack P is composed of battery modules, and the battery pack P includes N battery modules. There are several battery cells in each battery module.
  • the battery pack P is formed by increasing the number of battery modules and connecting them in a reasonable way.
  • the sample processing module M comprises a series of N samples processing units, i.e. the first sampling processing means of Ml, the second sampling processing means M 2 ... ..., and the N-th sampling processing unit 2
  • the first isolation module G1 the first sampling processing unit M:, the second sampling processing unit M 2 ...
  • each sampling processing unit is connected to a battery module, and is used to collect the state data of each cell in the battery module corresponding to the sampling unit.
  • the controller is an MCU of the battery management unit.
  • the switch module K is connected to the positive terminal of the battery pack.
  • both the first daisy chain and the second daisy chain use Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) 1 to discuss.
  • UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
  • the UART communication interface using a first wire connecting the first isolation module G1, the first sample processing unit Mi first UART communication interface, the second sampling processing unit of the first communication interface UART M 2 in.
  • Sample of N The first UART communication interface of the processing unit M n and the first UART communication interface of the second isolation module G2 form a first daisy chain. That is, a first spacer block G1, a first sampling processing means Mi, the second sampling processing unit of M 2 ... ... N M N sampling processing unit and a second isolation module G2, and each two adjacent The wires between the first UART communication interface together form a first daisy chain.
  • the second wire UART communication interface module connected to the first isolation of G1, the first sample processing unit Mi second UART communication interface, the second sample processing unit M 2 in the second UART communication interface.
  • the first isolation module G1, the controller C, and the second isolation module G2 are integrated on the printed circuit board.
  • the serial peripheral interface (Serial Peripheral Interface, SPI) communication protocol is used to exchange data between the first isolation module G1 and the controller C, and between the second isolation module G2 and the controller C.
  • the first isolation module G1 and the second isolation module G2 are used to convert UART data into SPI data, To complete the communication.
  • the first isolation module G1 is also used to isolate the high voltage of the sampling processing module M and the battery pack to the controller C, so as to avoid the battery pack and The sampling processing module causes damage to the controller C.
  • the second isolation module G2 is also used to isolate the low voltage of the sampling processing module M and the battery pack to the controller C, so as to prevent the battery pack and the sampling processing module from causing damage to the controller C.
  • the controller C has four SPI communication interfaces, of which two SPI communication interfaces are connected to the two SPI communication interfaces of the first isolation module G1, respectively, for communicating with the first daisy chain and the second daisy chain respectively .
  • the other two SPI communication interfaces of the controller C are respectively connected to the two SPI communication interfaces of the second isolation module G2, and are used to communicate with the first daisy chain and the second daisy chain respectively.
  • the controller C sends the first control command to the first UART communication interface of the first isolation module G1 through an SPI communication interface connected to the first isolation module and communicating with the first daisy chain.
  • the first isolation module G1 sequentially transmits the first control instruction to each sampling processing unit through the first daisy chain.
  • the first control instruction is used to control each sampling processing unit to start collecting status data in the corresponding battery module.
  • each sampling processing unit transmits the state data of each cell unit collected from the corresponding battery module to the second isolation module G2 through the first daisy chain.
  • the first sampling processing unit Mi uses the line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the first daisy chain to collect the status data of each cell unit in the first battery module It is transmitted to the second sampling processing unit M 2 .
  • the second sampling processing unit M 2 uses the line between the second sampling processing unit M 2 and the third sampling processing unit M 3 in the first daisy chain to collect the status data of each cell unit in the second battery module And the state data of each cell unit in the first battery module is transmitted to the third sampling processing unit M 3 .
  • the N-th sampling processing unit acquires the status data M N P battery pack all of the battery cell, And through the line between the Nth sampling processing unit in the first daisy chain and the second isolation module G2, the state data of all the cell units in the battery pack P are transmitted to the second isolation module G2.
  • the second isolation module G2 transmits the state data of all the battery cells in the battery pack P to the controller to form a ring-shaped daisy chain communication structure.
  • the controller C may also send the first control instruction to the second isolation module G2, and sequentially transmit the first control instruction to each sampling processing unit through the first daisy chain. From the sampling processing unit to the transmission (i.e., N sample points from the first processing unit M N The direction of the first sampling processing unit Mi). The state data of all the battery cells in the battery is transmitted to the controller C through the first isolation module G1, forming a ring-shaped daisy chain communication structure.
  • the controller C sends the second control command to the second UART communication interface of the first isolation module G1 through an SPI communication interface connected to the first isolation module G1 and communicating with the second daisy chain.
  • the first isolation module G1 sequentially transmits the second control instruction to each sampling processing unit through the second daisy chain.
  • the second control instruction is used to control each sampling processing unit to obtain the maximum value and the minimum value of the state data of all cell units in the corresponding battery module.
  • the sampling processing unit For each sampling processing unit, the sampling processing unit will automatically compare to obtain the maximum and minimum value of the state data of all battery cells in the battery module corresponding to the sampling processing unit. At the same time, it can also accept all battery modules in other battery modules. The maximum and minimum values of the state data of the battery cell unit are compared with the maximum and minimum values of the state data of all the battery cells in the battery module.
  • the first sampling processing unit Mi obtains the maximum value ml and the minimum value nl of the state data of the battery cell unit in the first battery module, it passes through the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit in the second daisy chain
  • the line between 2 sends the maximum value ml and the minimum value nl of the state data of the cell unit in the first battery module to the second sampling processing unit M 2 .
  • the second sampling processing unit M 2 obtains the maximum value m2 and the minimum value n2 of the state data of the battery cell unit in the second battery module, and the maximum value ml and the minimum value of the state data of the battery cell unit in the first battery module are obtained.
  • the value nl is compared to obtain the maximum value of ml and m2, and the minimum value of nl and n2.
  • the first maximum value and the first minimum value are the first maximum value and the first minimum value.
  • N-M N-sampling processing unit via the second line in the daisy chain between the N-th sampling processing unit and the second isolation module G2, a first maximum value and the first minimum transmission module to the second spacer a second spacer G2 o
  • the module G2 then transmits the first maximum value and the first minimum value to the controller C to complete the ring link communication.
  • the controller C can determine the abnormality of the battery pack P based on the first maximum value and the first minimum value.
  • the sampling circuit of the embodiment of the present application adopts a double-chain daisy chain and samples the state data of the battery cells in the battery module in the form of a circular daisy chain communication structure, and one loop transmits the state data of all the battery cells, The other loop transmits the maximum and minimum values of the status data of all battery cells.
  • the second daisy chain only the maximum value and the minimum value of the state data of all the cell units are transmitted, and the amount of data is small, and the data is first transmitted to the controller c for analysis.
  • the controller C directly disconnects the switch module of the main circuit where the battery pack P is located, the judgment time is short, and the response speed is fast. And in the event of a fault, it can quickly cut off the high voltage.
  • the sampling circuit may have a communication failure.
  • a single-point communication failure occurs in the first daisy chain, that is, a node in the path formed by the sampling circuit is offline, which will cause the first daisy chain communication to be interrupted.
  • the first isolation module G1 or the second isolation module G2 has a communication failure.
  • the controller C can take a series of measures, which will be described in detail below.
  • the controller C can control the second isolation module G2 to transmit the first control instruction to each sampling process through the first daisy chain by managing the SPI communication interface that is connected to the second isolation module G2 and communicates with the first daisy chain. unit. And control the first sampling processing unit Mi, the second sampling processing unit M 2 and the Nth sampling processing unit M n from top to bottom through the first daisy chain
  • the second isolation module G2 is transmitted to the controller C.
  • controller C controls the sampling processing module to pass through the first sampling point in the first daisy chain State data of multiple cell units in the middle is sent to controller C.
  • the multiple cell units of the battery pack P are all the cell units in the battery pack P.
  • the multiple lines in the first daisy chain include the line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the first daisy chain, and the second sampling processing unit M 2 and the third sampling processing unit M 3 in the first daisy chain. ... ... and the line between the first line in the daisy chain between the N-sampling processing unit and a second isolation module M N G2. Similar to the line fault A1, A3 in the case where the line between the first isolation module daisy chain in a second G2 and M N N sampling processing unit of the single point of failure, the first daisy chained to form a ring communication loop Open circuit.
  • the controller C can control the sampling processing module M to use the first isolation module G1 and the Nth sampling process in the first daisy chain by managing the SPI communication interface connected to the first isolation module G1 and communicating with the first daisy chain.
  • M N unit of the plurality of line 2 the status data from the battery pack to the transmission power P in the plurality of core units to the controller C.
  • the first isolation module daisy chain in a first sample G1 and the second processing unit N M N 2 among the plurality of lines comprises: a first in the daisy chain between the line G1 and the first sample processing unit a first isolation module Mi, The line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the first daisy chain... and the N-1th sampling processing unit M N _i and the Nth sampling processing in the first daisy chain line between the units M N.
  • the controller C can control the first daisy chain to adaptively become a single chain daisy chain for communication, so as to ensure that the controller C can receive all the cells in the battery pack P
  • the status data of the unit improves the reliability of communication.
  • the controller C can control the second isolation module G2 to transmit the second control command to each sampling process through the second daisy chain by managing the SPI communication interface that is connected to the second isolation module G2 and communicates with the second daisy chain. unit.
  • the controller C controls the sampling processing module M to transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller through multiple lines between the first sampling processing unit M and the second isolation module G2 in the second daisy chain.
  • a plurality of the second line in the daisy chain between the first and second sampling processing unit Mi G2 isolation module comprises: a second line between the first daisy chain Mi-sampling processing unit and the second sample processing unit M , The line between the second sampling processing unit M 2 and the third sampling processing unit M 3 in the second daisy chain... and in the second daisy chain
  • the N-th sampling processing unit M N will collect all of the battery cell of the battery pack status data P in the first minimum and a first maximum value, and The first maximum value and the first minimum value in the state data of all cell units of the battery pack P are transmitted to the controller C through the second isolation module G2.
  • the isolation module G1 is connected to the SPI communication interface that communicates with the second daisy chain, and controls the first isolation module G1 to transmit the second control instruction to each sampling processing unit through the second daisy chain.
  • the control sample module M via a plurality of transmission lines between the second isolation module daisy chain in a first sample G1 and the second processing unit N M N first maximum and a first minimum value to the controller C.
  • the second isolation module daisy chain in a first sample G1 and the second processing unit N M N 2 among the plurality of lines comprises: a second line in the daisy chain between G1 and the first sample processing unit a first isolation module Mi, The line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the second daisy chain... and the N-1th sampling processing unit and the Nth sampling processing unit M N in the second daisy chain Between the lines.
  • the first sampling processing unit Mi will obtain the first maximum value and the first minimum value of the state data of all the cell units of the battery pack P, and pass the first isolation
  • the module G1 transmits the first maximum value and the first minimum value in the state data of all the battery cells of the battery pack P to the controller C.
  • the controller C can control the second daisy chain to adaptively become a single chain daisy chain for communication, so as to ensure that the controller C can receive all the cells in the battery pack P
  • the maximum and minimum values of the status data of the unit improve the reliability of communication.
  • the two SPI communication interfaces between the controller C itself and the first daisy chain are used to send the first control instruction and receive the collected data of the sampling processing module M, respectively.
  • the controller C has only one SPI communication interface that can communicate normally with the first daisy chain, and the first control command can be sent to the controller through the SPI communication interface.
  • the sampling processing module M may also receive data transmitted from the sampling processing module M through the isolation module.
  • the controller C can send the second control through only one SPI communication interface that can communicate normally with the second daisy chain.
  • the command is sent to the sampling processing module M, and the data transmitted from the sampling processing module M through the isolation module can also be received.
  • the controller C not only manages itself to be connected to the first isolation module G1, but also to the first isolation module G1.
  • An SPI communication interface for daisy chain communication which controls the first sampling processing unit M:, the second sampling processing unit M 2 ... and the i-th sampling processing unit through the first isolation module G1 and the first isolation module G1 in the first daisy chain
  • the multiple lines between the i sampling processing units transmit the state data of the multiple cell units corresponding to the multiple sampling processing units from the first sampling processing unit Mi to the i-th sampling processing unit to the controller C.
  • the controller C also controls the i+1th sampling processing unit, the i+2th sampling processing unit... by managing the SPI communication interface connecting itself to the second isolation module G2 and communicating with the first daisy chain.
  • the Nth sampling processing unit M N transmits the i+1th sampling processing unit to the Nth sampling processing unit M n through multiple lines between the i+1th sampling processing unit and the second isolation module G2 in the first daisy chain
  • the state data of the plurality of cell units corresponding to the plurality of sampling processing units is sent to the controller C, and i is a positive integer less than N.
  • the multiple lines between the first isolation module G1 and the i-th sampling processing unit in the first daisy chain include: the line between the first isolation module G1 and the first sampling processing unit Mi in the first daisy chain, the first The line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the daisy chain... and the one between the i-1th sampling processing unit Mw and the i-th sampling processing unit Mi in the first daisy chain Between the lines.
  • the multiple lines between the i+1th sampling processing unit and the second isolation module G2 in the first daisy chain include: the i+1th sampling processing unit M i+1 and the i+2th sampling processing unit in the first daisy chain The line between Mi +2 , the line between the i+2th sampling processing unit Mi +2 and the i+3th sampling processing unit Mi +3 in the first daisy chain. And the Nth line in the first daisy chain M N line between the second isolation module G2 sampling processing unit.
  • the controller C when a single point of failure occurs in the line between any two adjacent sampling processing units in the first daisy chain, the controller C will have two SPI communication interfaces for communicating with the first daisy chain by configuring itself
  • the first daisy chain of the circular communication loop is transformed into two single daisy chains for communication. Therefore, the communication interruption of the sample circuit is avoided, and the reliability of the sample circuit is improved.
  • the state data of the multiple cell units corresponding to the multiple sampling processing units from the first sampling processing unit Mi to the i-th sampling processing unit is the first sampling processing unit M b and the second sampling processing unit M 2 ... ...And all the status data of all battery cells in i sampling processing units, such as the i-th sampling processing unit.
  • the state data of the multiple cell units corresponding to the multiple sampling processing units in the (i+1)th sampling processing unit to the Nth sampling processing unit ⁇ are the (i+1)th sampling processing unit and the (i+2)th sampling processing unit. Unit... All status data of all battery cell units in the Nth sampling processing unit ⁇ and other Ni sampling processing units.
  • the controller C manages itself and the first isolation module G1
  • the SPI communication interface connected to and communicated with the second daisy chain controls the first sampling processing unit Mi, the second sampling processing unit M 2 ... and the i-th sampling processing unit
  • the controller C also controls the i+1th sampling processing unit, the i+2th sampling processing unit... by managing the SPI communication interface connecting itself to the second isolation module G2 and communicating with the second daisy chain.
  • the Nth sampling processing unit M N transmits the i+1th sampling processing unit to the Nth sampling processing unit M n through multiple lines between the i+1th sampling processing unit and the second isolation module G2 in the second daisy chain
  • the third maximum value and the third minimum value in the state data of the plurality of cell units corresponding to the plurality of sampling processing units are sent to the controller C.
  • the multiple lines between the first isolation module G1 and the i-th sampling processing unit in the second daisy chain include: the line between the first isolation module G1 and the first sampling processing unit Mi in the second daisy chain, the second The line between the first sampling processing unit Mi and the second sampling processing unit M 2 in the daisy chain... and the line between the i-1th sampling processing unit and the i-th sampling processing unit in the second daisy chain line.
  • the multiple lines between the i+1th sampling processing unit and the second isolation module G2 in the second daisy chain include: between the i+1th sampling processing unit and the i+2th sampling processing unit in the second daisy chain Line, the second in the daisy chain between the i + 2 line and the second sampling processing means sampling processing unit i + 3 ... ...., And the second in the daisy chain of N M N sampling processing unit and the second isolation Line between module G2.
  • the controller C may determine the second maximum value and the second minimum value among the state data of all the cell units corresponding to all the sampling processing units in i sampling processing units, such as the first sampling processing unit Mi to the ith sampling processing unit , third maximum value of all the state data of the battery cell and the i + 1-sampling processing unit to the second processing unit M N N samples of all sampling processing unit corresponding to the third minimum value and comparing the battery pack to arrive The first maximum value and the first minimum value in the state data of all cell units in P.
  • the larger value of the second maximum value and the third maximum value is the first maximum value
  • the smaller value of the second minimum value and the third minimum value is the first minimum value
  • the controller C when a single point of failure occurs in the line between any two adjacent sampling processing units in the second daisy chain, the controller C will have two SPI communication interfaces for communicating with the second daisy chain by configuring itself The second daisy chain of the circular communication loop is transformed into two single daisy chains for communication. Therefore, the communication interruption of the sample circuit is avoided, and the reliability of the sample circuit is improved.
  • each of the two daisy chain single chains can be used. Send control commands and receive sampled data.
  • the controller C is connected to the second isolation module G2 through management, and is respectively connected to the first daisy chain and The two SPI communication interfaces of the second daisy chain communication control the sampling processing module to transmit multiple cells in the battery pack P through multiple lines between the first sampling processing unit M ⁇ P and the second isolation module G2 in the first daisy chain The status data of the unit to the controller C; and control the sampling processing module to transmit the first maximum value and the first minimum value to the multiple lines between the first sampling processing unit M ⁇ P and the second isolation module G2 in the second daisy chain Controller C.
  • the controller C is connected to the first isolation module G1 through management, and is connected to the first isolation module G1 respectively.
  • the two SPI communication interfaces for communication between the first daisy chain and the second daisy chain control the sampling processing module M through the first isolation module G1 and the Nth sampling in the first daisy chain P status data in the plurality of cell units a plurality of transmission lines between the battery pack M N processing units to the controller C; and a control sample module by a second module daisy chain in a first spacer G1 and the N-sampling processing unit
  • the multiple lines between M N 2 transmit the first maximum value and the first minimum value to the controller C.
  • the controller C can control the sampling processing module M to transmit the battery pack P through the second daisy chain
  • the status data of multiple cell units in the middle is sent to the controller C.
  • the controller C can control the SPI communication interface connected to the first isolation module G1 and communicate with the second daisy chain to control the sampling processing module M to transmit the data of the multiple cell units in the battery pack P through the second daisy chain. State data to controller C.
  • the ring-shaped daisy-chain communication structure makes up for the shortcomings of the single-chain daisy chain.
  • a single-chain daisy chain can be automatically formed to continue communication. This approach greatly Improve the reliability of daisy chain communication.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of the structure of a sampling circuit in other embodiments of the present application. The difference from Figure 2 is that the switch module K in Figure 3 is connected to the negative electrode of the battery pack.
  • Fig. 4 shows a schematic diagram of the structure of sampling circuits in other embodiments of the present application.
  • the switch module K in Fig. 3 includes a switch unit K1 and a switch unit K2.
  • the switch unit K1 is connected to the negative electrode of the battery pack
  • the switch unit K2 is connected to the positive electrode of the battery pack.
  • the switch module K can be connected to the positive pole of the battery pack or the negative pole of the battery pack.
  • the controller can send a disconnection instruction to disconnect at least one switch unit, and handle the abnormality of the battery pack in time.
  • FIG. 5 shows a schematic flowchart of a method 500 for controlling a sampling circuit provided by an embodiment of the present application.
  • the control method of the sampling circuit provided in the embodiment of the present application includes the following steps:
  • S510 The controller receives the first maximum value and the first minimum value transmitted through the second daisy chain.
  • S520 The controller determines whether the battery pack is abnormal according to the first maximum value and/or the first minimum value.
  • the controller after the controller receives the first maximum value and the first minimum value, it can determine whether the battery pack is abnormal according to the preset threshold corresponding to the first maximum value and the first minimum value. Often. Since the second daisy chain can quickly transmit the first maximum value and the first minimum value, the timeliness of determining the abnormal condition of the battery pack can be improved.
  • control method of the sampling circuit further includes:
  • the controller When the controller finds that the first maximum value and/or the first minimum value reach the corresponding preset threshold value, it immediately controls the switch module to be in an off state, so as to avoid problems caused by abnormal battery packs.
  • control method of the sampling circuit further includes:
  • the second daisy chain as a backup link to transmit the status data of the multiple cell units in the battery pack, the loss of the status data of all the cell units in the battery pack can be avoided, and the communication reliability of the sampling circuit is improved.
  • control method of the sampling circuit further includes a control method when a single point of failure occurs in the first daisy chain or the second daisy chain, and when the first isolation module G1 or the second isolation module G2 fails, specifically Please refer to the relevant description of the embodiment of the sampling circuit, which will not be repeated here.

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Abstract

一种采样电路及其控制方法，其中的电路包括：采样处理模块(M)、控制器(C)以及与控制器(C)连接的第一隔离模块(G1)和第二隔离模块(G2)；其中，第一隔离模块(G1)、采样处理模块(M)和第二隔离模块(G2)依次串联形成第一菊花链，且第一隔离模块(G1)、采样处理模块(M)和第二隔离模块(G2)依次串联还形成第二菊花链；采样处理模块(M)用于采集电池包(P)中多个电芯单元的状态数据并在采集到的状态数据中，确定第一最大值和第一最小值；第一菊花链用于将电池包(P)中多个电芯单元的状态数据传输至控制器(C)，第二菊花链用于将第一最大值和第一最小值传输至控制器(C)；控制器(C)用于基于第一最大值和/或第一最小值，判断电池包(P)是否出现异常。由此，能够及时发现电池包(P)的异常。

Description

采样电路及其控制方法 相关申请的交叉引用
本申请要求享有于 2019年 02月 26日提交的名称为“采样电路及其控 制方法”的中国专利申请 201910142770.2的优先权， 该申请的全部内容通 过引用并入本文中。 技术领域
本申请涉及电池领域， 特别是涉及一种采样电路及其控制方法。 背景技术
以内燃机为核心的传统汽车发展已接近顶峰， 加上能源日益紧张， 环 境污染等问题， 世界各国纷纷推出了燃油汽车禁售时间表， 大力支持新能 源汽车的发展。 近年以来， 得益于国家政策的扶持， 新能源行业得以蓬勃 发展， 因此带动了电动汽车行业的迅猛发展， 已隐隐呈现出取代传统燃油 汽车的趋势。 对于电动汽车而言， 电池包就相当于燃油汽车的汽油， 电池 包中的电池模组是电池包的重要组成单元。 因此如何快速精准的采集电池 模组中每个电芯单元的状态数据， 以及在电池包发生异常时进行及时处 理， 保障乘车人的安全成为了行业关注的焦点。
目前已知的电池模组数据采样方法， 大多都是采用单链菊花链采集电 池包中每个电芯的状态数据， 例如电压， 电流， 温度等数据， 然后将电芯 状态数据通过菊花链传输到电池管理单元中的微控制单元 (Microcontroller Unit, MCU) 。 MCU对电芯状态数据进行分析处理， 当发现异常时上报 故障， 然后由乘车人自行判断处理。
但是， 由于电动汽车 MCU需要处理的数据众多， 往往不能及时发现 电池包异常， 不能及时上报故障。 已有的方式是 MCU对各个电芯单元的 状态数据进行逐一核对， 直至发现某一电芯单元的状态数据异常时， 才能 判断电池包发生异常。 这种处理机制下 MCU需要较长时间才能发现电芯 状态数据异常， 导致故障无法及时上报。 也就是说， 电池管理单元发现电 池包异常的时效性较低。 发明内容
本申请实施例一种采样电路和采样电路的控制方法， 实现了提高了发 现电池包异常的及时性。
根据本申请实施例的一方面， 提供一种采样电路， 该电路包括： 采样 处理模块、 控制器以及与控制器连接的第一隔离模块和第二隔离模块； 其 中，
第一隔离模块、 采样处理模块和第二隔离模块依次串联形成第一菊花 链， 且第一隔离模块、 采样处理模块和第二隔离模块依次串联还形成第二 菊花链；
采样处理模块用于采集电池包中多个电芯单元的状态数据并在采集到 的多个电芯单元的状态数据中， 确定第一最大值和第一最小值；
第一菊花链用于将电池包中多个电芯单元的状态数据传输至控制器， 第二菊花链用于将第一最大值和第一最小值传输至控制器；
控制器用于基于第一最大值和 /或第一最小值， 判断电池包是否出现异 常。
根据本申请实施例的再一方面， 提供一种采样电路的控制方法， 应用 于本申请实施例提供的采样电路， 采样电路的控制方法， 包括：
控制器接收通过第二菊花链传输的第一最大值和第一最小值； 控制器根据第一最大值和 /或第一最小值， 判断电池包是否出现异常。 根据本申请实施例中的采样电路和采样电路的控制方法， 通过利用第 二菊花链将电池包所有电芯单元的状态数据中的最大值和最小值快速传输 至控制器， 由于最大值和最小值的数据传输量小， 因此控制器可以根据电 池包所有电芯单元的状态数据中的最大值和最小值及时判断电池包是否出 现异常。 附图说明
下面将通过参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、 优点和技术 效果。
图 1为本申请第一实施例提供的采样电路的结构示意图；
图 2为本申请第二实施例提供的采样电路的结构示意图；
图 3为本申请第三实施例提供的采样电路的结构示意图；
图 4为本申请第四实施例提供的采样电路的结构示意图；
图 5为本申请实施例提供的采样电路的控制方法的流程示意图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。 以下 实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理， 但不能用来限 制本申请的范围， 即本申请不限于所描述的实施例。
需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用 来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者 暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。 而且， 术语 “包括” 、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含， 从而 使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要素， 而 且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物 品或者设备所固有的要素。 在没有更多限制的情况下， 由语句 “包 括 ” 限定的要素， 并不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者 设备中还存在另外的相同要素。
为了更好的理解本申请， 下面将结合附图， 详细描述根据本申请实施 例的采样电路及其控制方法。 应注意， 这些实施例并不是用来限制本申请 公开的范围。
图 1示出本申请一些实施例提供的采样电路的结构示意图。 如图 1所 示， 本申请实施例提供的采样电路包括： 采样处理模块 M、 控制器 C以及 与控制器 C连接的第一隔离模块 G1和第二隔离模块 G2。 其中， 第一隔离模块 Gl、 采样处理模块 M和第二隔离模块 G2依次 串联形成第一菊花链， 且第一隔离模块 G1、 采样处理模块 M和第二隔离 模块 G2依次串联还形成第二菊花链。
采样处理模块 M用于采集电池包中多个电芯单元的状态数据并在采集 到的多个电芯单元的状态数据中， 确定第一最大值和第一最小值。
第一菊花链用于将电池包 P中多个电芯单元的状态数据传输至控制器 C, 第二菊花链用于将第一最大值和第一最小值传输至控制器 C。
控制器 C用于基于第一最大值和 /或第一最小值， 判断电池包 P是否 出现异常。
需要说明的是， 采样处理模块 M采集的电池包 P的多个电芯采样单元 的状态数据为电池包 P中所有电芯单元的状态数据。
在本申请的实施例中， 状态数据可以为电压、 电流、 温度、 电荷状态 等数据， 在此并不限定。 当采样处理模块 M采集电芯单元的多种不同的状 态数据时， 则通过第二菊花链传输电池包内所有电芯单元的所有状态数据 中每种状态数据的最大值和最小值至控制器 C。
本申请实施例提供的采样电路， 通过第一菊花链传输电池包 P中所有 电芯单元的状态数据至控制器 C， 通过第二菊花链传输电池包内所有电芯 单元的状态数据中的第一最大值和第一最小值至控制器 C。 由于第二菊花 链的数据量小， 因此第一最大值和第一最小值优先传输至控制器 C。 当控 制器 C接收到上述第一最大值和第一最小值之后， 则立刻根据第一最大值 和第一最小值判断电池包 P是否出现异常。 因此根据上述第一最大值和第 一最小值可以及时发现电池包 P中出现异常的电芯状态数据， 从而及时判 断电池包 P是否出现异常。
在本申请的一些实施例中， 控制器 C可根据第一最大值和第一预设阈 值的大小关系， 以及第一最小值和第二预设阈值的大小关系， 判断电池包 P是否出现异常。 若第一最大值大于第一预设阈值和 /或第一最小值小于第 二预设阈值时， 则代表电芯单元的状态数据出现异常。 也就是说， 电池包 出现异常。
当控制器 C发现电池包 P出现异常后， 可以通过控制图 1中的开关模 块 K来及时处理电池包 P的异常， 以提高电池包 P的安全性。
如图 1所示， 开关模块 K， 分别与电池包 P和控制器 C连接。 并且， 开关模块 K与电池包 P设置于电池包 P的主回路中。 其中， 电池的主回路 中不仅包括电池包 P和开关模块 K， 还包括负载 （图 1中未示出） 。 当开 关模块 K处于闭合状态时， 主回路处于导通状态， 电池包 P用于对主回路 中的各种负载进行供电。 其中， 开关模块 K包括但不限于继电器。
当控制器 C确定第一最大值大于第一预设阈值和 /或第一最小值小于第 二预设阈值时， 则发送断开指令至开关模块 K。 开关模块 K基于断开指令 从闭合状态转换为断开状态， 以切断电池包 P所在主回路， 从而提高电池 包 P的安全性。
需要说明的是， 第一菊花链不仅可以用于传输电池包 P中所有电芯单 元的所有状态数据至控制器 C， 还可以用于传输第一最大值和第一最小值 传输至控制器 C。 类似地， 第二菊花链不仅可以用于传输第一最大值和第 一最小值传输至控制器 C， 还可以用于传输电池包 P中所有电芯单元的所 有状态数据至控制器 C。 在实际应用中， 可根据实际应用需求， 利用两条 菊花链将所有电芯单元的所有状态数据和最值 （即第一最大值和第一最小 值） 分别传输至控制器 C即可。
图 2示出本申请另一些实施例提供的采样电路的结构示意图。 图 2示 出采样处理模块 M的具体结构。
在本申请实施例提供的采样电路可应用于对电池包 P中的电芯单元的 状态数据进行采集的场景。 电池包 P的组成单元为电池模组， 电池包 P包 括 N个电池模组。 每个电池模组中有若干个电芯单元， 增加电池模组的数 量并通过合理的方式连接在一起就组成了电池包 P。
如图 2所示， 采样处理模块 M包括串联的 N个采样处理单元， 即第 1 采样处理单元 Ml、 第 2采样处理单元 M2... ...以及第 N采样处理单元
MN。
第一隔离模块 G1、 第 1采样处理单元 Mb 第 2采样处理单元 M2... ...
Figure imgf000007_0001
且， 第一隔离模块 G1、 第 1采样处理单元 M:、 第 2采样处理单元 M2... ...
Figure imgf000008_0001
其中， 每个采样处理单元均与一个电池模组连接， 用于采集与该采样 单元对应的电池模组中每个电芯的状态数据。
作为一个示例， 控制器为电池管理单元的 MCU。 参考图 2, 开关模块 K与电池包的正极连接。
在一些示例中， 第一菊花链和第二菊花链上使用的均为通用异步收发 传输器 (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART ) 1办议。
在一些示例中， 利用导线连接第一隔离模块 G1的第一 UART通信接 口、 第 1采样处理单元 Mi的第一 UART通信接口、 第 2采样处理单元 M2 的第一 UART通信接口 .第 N采样处理单元 Mn的第一 UART通信接 口和第二隔离模块 G2的第一 UART通信接口， 即形成第一菊花链。 也就 是说， 第一隔离模块 G1、 第 1采样处理单元 Mi、 第 2采样处理单元 M2... ...第 N采样处理单元 MN以及第二隔离模块 G2， 以及每两个相邻的 第一 UART通信接口之间的导线共同形成第一菊花链。
相类似地， 利用导线连接第一隔离模块 G1 的第二 UART通信接口、 第 1采样处理单元 Mi的第二 UART通信接口、 第 2采样处理单元 M2的第 二 UART通信接口 .第 N采样处理单元 MN的第二 UART通信接口和 第二隔离模块 G2 的第二 UART通信接口， 即形成第二菊花链。 也就是 说， 第一隔离模块 G1、 第 1采样处理单元 Mb 第 2采样处理单元 M2... ... 第 N采样处理单元 MN以及第二隔离模块 G2， 以及每两个相邻的第二 UART通信接口之间的导线共同形成第二菊花链。
在本申请的实施例中， 第一隔离模块 G1、 控制器 C和第二隔离模块 G2集成在印刷电路板上。 第一隔离模块 G1和控制器 C之间、 以及第二隔 离模块 G2 和控制器 C 之间均使用串行外设接口 ( Serial Peripheral Interface， SPI) 通信协议进行交互数据。
由于第一菊花链或第二菊花链上均使用 UART协议， 而印刷电路板上 内部使用的 SPI通信协议， 因此第一隔离模块 G1和第二隔离模块 G2用于 将 UART数据转换为 SPI数据， 以完成通信。 另外， 第一隔离模块 G1还 用于隔离采样处理模块 M和电池包对控制器 C 的高压， 以避免电池包和 采样处理模块对控制器 C造成伤害。 第二隔离模块 G2还用于隔离采样处 理模块 M和电池包对控制器 C 的低压， 以避免电池包和采样处理模块对 控制器 C造成伤害。
作为一个具体示例， 控制器 C具有 4个 SPI通信接口， 其中两个 SPI 通信接口与第一隔离模块 G1 的两个 SPI通信接口分别连接， 用于分别与 第一菊花链和第二菊花链通信。 控制器 C的另外两个 SPI通信接口与第二 隔离模块 G2的两个 SPI通信接口分别连接， 用于分别与第一菊花链和第 二菊花链通信。
作为一个示例， 控制器 C通过与第一隔离模块连接、 且与第一菊花链 通信的 SPI通信接口发送第一控制指令至第一隔离模块 G1 的第一 UART 通信接口。 第一隔离模块 G1 通过第一菊花链将第一控制指令依次传输至 每个采样处理单元。 例如， 第一控制指令用于控制每个采样处理单元开始 采集对应电池模组中的状态数据。
同理， 每个采样处理单元通过第一菊花链， 将从对应的电池模组中采 集的每个电芯单元的状态数据均传输至第二隔离模块 G2。 比如， 第 1 采 样处理单元 Mi通过第一菊花链中第 1采样处理单元 Mi和第 2采样处理单 元 M2之间的线路， 将采集的第 1 电池模组中每个电芯单元的状态数据传 输至第 2采样处理单元 M2。 第 2采样处理单元 M2通过第一菊花链中第 2 采样处理单元 M2和第 3采样处理单元 M3之间的线路， 将采集的第 2电池 模组中每个电芯单元的状态数据以及第 1 电池模组中每个电芯单元的状态 数据传输至第 3采样处理单元 M3。 依次类推， 从上到下传输 （即从第 1采 样处理单元 Mi指向第 N采样处理单元 MN的方向） ， 第 N采样处理单元 MN将获取电池包 P 中所有电芯单元的状态数据， 并通过第一菊花链中第 N采样处理单元和第二隔离模块 G2之间的线路将电池包 P中所有电芯单 元的状态数据传输至第二隔离模块 G2。 第二隔离模块 G2将电池包 P中所 有电芯单元的状态数据传输至控制器， 形成环状菊花链通信结构。
在本申请的另一些实施例中， 控制器 C也可以将第一控制指令发送至 第二隔离模块 G2, 通过第一菊花链将第一控制指令依次传输至每个采样 处理单元。 采样处理单元从下到上传输 （即从第 N采样处理单元 MN指向 第 1采样处理单元 Mi的方向） 。
Figure imgf000010_0001
中所有 电芯单元的状态数据通过第一隔离模块 G1 传输至控制器 C， 形成环状菊 花链通信结构。
在本申请的实施例中， 控制器 C通过与第一隔离模块 G1连接、 且与 第二菊花链通信的 SPI通信接口发送第二控制指令至第一隔离模块 G1 的 第二 UART通信接口。 第一隔离模块 G1通过第二菊花链依次传输第二控 制指令至每个采样处理单元。 例如， 第二控制指令用于控制每个采样处理 单元获取对应电池模组中所有电芯单元的状态数据的最大值和最小值。
对于每个采样处理单元， 采样处理单元将会自动比较得出该采样处理 单元对应的电池模组中所有电芯单元的状态数据的最大值和最小值， 同时 还能够接受其他电池模组中所有电芯单元的状态数据的最大值和最小值， 并与本电池模组中所有电芯单元的状态数据的最大值和最小值进行比较。
比如， 第 1采样处理单元 Mi得出第 1 电池模组中电芯单元的状态数 据的最大值 ml和最小值 nl后， 通过第二菊花链中第 1采样处理单元 Mi 和第 2采样处理单元 2之间的线路将第 1 电池模组中电芯单元的状态数 据的最大值 ml和最小值 nl发送至第 2采样处理单元 M2。 第 2采样处理 单元 M2得出第 2 电池模组中电芯单元的状态数据的最大值 m2和最小值 n2后， 与第 1电池模组中电芯单元的状态数据的最大值 ml和最小值 nl进 行比较， 得出 ml和 m2中的最大值， 以及 nl和 n2中的最小值。
假设为 ml大于 m2， nl小于 n2， 第 2采样处理单元 M2通过第二菊花 链中第 2采样处理单元 M2和第 3采样处理单元 M3之间的线路， 将 ml和 nl传输至第 3采样处理单元 M3。 依次类推， 通过第二菊花链逐级传输，
Figure imgf000010_0002
第一最大值和第一最小值。
第 N采样处理单元 MN通过第二菊花链中第 N采样处理单元和第二隔 离模块 G2之间的线路， 将第一最大值和第一最小值传输至第二隔离模块 G2 o 第二隔离模块 G2再将第一最大值和第一最小值传输至控制器 C， 完 成环状链路通信。
控制器 C根据第一最大值和第一最小值， 即可判断电池包 P的异常。 本申请实施例的采样电路， 采用双链菊花链并且以环状菊花链通信结 构的形式对电池模组中的电芯单元的状态数据进行采样， 其中一个回路传 输所有电芯单元的状态数据， 另一个回路传输所有电芯单元的状态数据中 的最大值与最小值。 第二菊花链中仅传输所有电芯单元的状态数据中的最 大值与最小值， 数据量小， 并且优先传输到控制器 c进行分析。 若第一最 大值大于预设的安全阈值， 和 /或第一最小值小于预设的安全阈值， 控制器 C直接断开电池包 P所在主回路的开关模块， 判断时间短， 响应速度快。 并且在产生故障时， 能快速地切断高压。
在采样电路运行过程中， 采样电路可能出现通信故障。 比如第一菊花 链发生单点通信故障， 也就是说， 采样电路形成的通路中某一节点掉线， 会导致第一菊花链通信中断。 或者， 第一隔离模块 G1或第二隔离模块 G2 出现通信故障。 针对采样电路中可能出现的故障， 控制器 C可采取一系列 措施， 下面将进行详细说明。
1、 当第一菊花链中第一隔离模块 G1和第 1采样处理单元 Mi之间的 线路 A1 出现单点故障的情况下， 则第一菊花链形成的环形通信回路断 路。 例如， 控制器 C可以通过管理自身与第二隔离模块 G2连接、 且与第 一菊花链通信的 SPI通信接口 ， 控制第二隔离模块 G2通过第一菊花链传 输第一控制指令至每个采样处理单元。 并控制第 1采样处理单元 Mi、 第 2 采样处理单元 M2 第 N采样处理单元 Mn通过第一菊花链从上到下传
Figure imgf000011_0001
二隔离模块 G2传输至控制器 C。
也就是说， 控制器 C控制采样处理模块通过第一菊花链中第 1采样处
Figure imgf000011_0002
中多个电芯单元 的状态数据至控制器 C。 其中， 电池包 P的多个电芯单元即为电池包 P中 所有电芯单元。 第一菊
Figure imgf000011_0003
间的多个线路包括第一菊花链中第 1采样处理单元 Mi和第 2采样处理单 元 M2之间的线路、 第一菊花链中第 2采样处理单元 M2和第 3采样处理单 元 M3之间的线路 ... ...以及第一菊花链中第 N采样处理单元 MN和第二隔 离模块 G2之间的线路。 与线路 A1 故障时相类似， 当第一菊花链中第二隔离模块 G2和第 N 采样处理单元 MN之间的线路 A3 出现单点故障的情况下， 则第一菊花链 形成的环形通信回路断路。 例如， 控制器 C可以通过管理自身与第一隔离 模块 G1连接、 且与第一菊花链通信的 SPI通信接口 ， 控制采样处理模块 M利用第一菊花链中第一隔离模块 G1和第 N采样处理单元 MN 2间的多 个线路， 从下到上传输电池包 P中多个电芯单元的状态数据至控制器 C。 其中， 第一菊花链中第一隔离模块 G1和第 N采样处理单元 MN 2间的多 个线路包括： 第一菊花链中第一隔离模块 G1和第 1采样处理单元 Mi之间 的线路、 第一菊花链中第 1采样处理单元 Mi和第 2采样处理单元 M2之间 的线路 ... ...以及第一菊花链中第 N-1采样处理单元 MN_i和第 N采样处理 单元 MN之间的线路。
也就是说， 当线路 A1或 A3出现故障时， 控制器 C可以控制第一菊 花链自适应地变成一个单链菊花链进行通信， 以保证控制器 C可以接收到 电池包 P中所有电芯单元的状态数据， 提高通信的可靠性。
2、 与线路 A1故障时相类似， 当第二菊花链中第一隔离模块 G1和第 1采样处理单元 Mi之间的线路 B 1出现故障的情况下， 则第二菊花链形成 的环形通信回路断路。
例如， 控制器 C可以通过管理自身与第二隔离模块 G2连接、 且与第 二菊花链通信的 SPI通信接口 ， 控制第二隔离模块 G2通过第二菊花链传 输第二控制指令至每个采样处理单元。 控制器 C控制采样处理模块 M通 过第二菊花链中第 1采样处理单元 M^P第二隔离模块 G2之间的多个线路 传输第一最大值和第一最小值至控制器。 其中， 第二菊花链中第 1采样处 理单元 Mi和第二隔离模块 G2之间的多个线路包括： 第二菊花链中第 1采 样处理单元 Mi和第 2采样处理单元 M2之间的线路、 第二菊花链中第 2采 样处理单元 M2和第 3采样处理单元 M3之间的线路 ... ...以及第二菊花链中
Figure imgf000012_0001
也就是说， 通过第二菊花链逐级传输， 第 N采样处理单元 MN将会获 取电池包 P的所有电芯单元的状态数据中的第一最大值和第一最小值， 并 通过第二隔离模块 G2将电池包 P的所有电芯单元的状态数据中的第一最 大值和第一最小值传输至控制器 C。
与线路 A3故障时相类似， 当第二菊花链中第二隔离模块 G2和第 N 采样处理单元 MN之间的线路 B3出现故障的情况下， 例如， 控制器 C可 以通过管理自身与第一隔离模块 G1连接、 且与第二菊花链通信的 SPI通 信接口， 控制第一隔离模块 G1 通过第二菊花链传输第二控制指令至每个 采样处理单元。 并控制采样处理模块 M通过第二菊花链中第一隔离模块 G1和第 N采样处理单元 MN之间的多个线路传输第一最大值和第一最小值 至控制器 C。 其中， 第二菊花链中第一隔离模块 G1和第 N采样处理单元 MN 2间的多个线路包括： 第二菊花链中第一隔离模块 G1和第 1采样处理 单元 Mi之间的线路、 第二菊花链中第 1采样处理单元 Mi和第 2采样处理 单元 M2之间的线路 ... ...以及第二菊花链中第 N-1采样处理单元和第 N采 样处理单元 MN之间的线路。
也就是说， 通过第二菊花链逐级传输， 第 1采样处理单元 Mi将会获 取电池包 P的所有电芯单元的状态数据中的第一最大值和第一最小值， 并 通过第一隔离模块 G1将电池包 P的所有电芯单元的状态数据中的第一最 大值和第一最小值传输至控制器 C。
也就是说， 当线路 B1或 B3出现故障时， 控制器 C可以控制第二菊花 链自适应地变成一条单链菊花链进行通信， 以保证控制器 C可以接收到电 池包 P 中所有电芯单元的状态数据的最大值和最小值， 提高通信的可靠 性。
值得一提的是， 当第一菊花链能够正常通信时， 控制器 C 自身与第一 菊花链通信的两个 SPI通信接口分别用于发送第一控制指令和接收采样处 理模块 M的采集数据。 但是， 在第一菊花链中当线路 A1或 A3出现故障 时， 控制器 C仅存在一个能够与第一菊花链正常通信的 SPI通信接口， 并 且通过该 SPI通信接口既可以发送第一控制指令至采样处理模块 M， 也可 以接收采样处理模块 M通过隔离模块传输过来的数据。
同理， 在第二菊花链中当线路 B1或 B3出现故障时， 控制器 C通过仅 存在的能够与第二菊花链正常通信的一个 SPI通信接口既可以发送第二控 制指令至采样处理模块 M， 也可以接收采样处理模块 M通过隔离模块传 输过来的数据。
3、 当第一菊花链中第 i采样处理单元与第 i+1采样处理单元之间的线 路 A2出现故障的情况下， 控制器 C不仅通过管理自身与第一隔离模块 G1 连接、 且与第一菊花链通信的 SPI通信接口， 控制第 1采样处理单元 M:、 第 2采样处理单元 M2... ...以及第 i采样处理单元通过第一菊花链中第一隔 离模块 G1和第 i采样处理单元之间的多个线路， 传输第 1采样处理单元 Mi至第 i采样处理单元中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数 据至控制器 C。
并且， 控制器 C还通过管理自身与第二隔离模块 G2连接、 且与第一 菊花链通信的 SPI通信接口， 控制第 i+1采样处理单元、 第 i+2采样处理 单元 ... ...第 N采样处理单元 MN通过第一菊花链中第 i+1采样处理单元和 第二隔离模块 G2之间的多个线路， 传输第 i+1采样处理单元至第 N采样 处理单元 Mn中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据至控制 器 C， i为小于 N的正整数。
其中， 第一菊花链中第一隔离模块 G1 和第 i采样处理单元之间的多 个线路包括： 第一菊花链中第一隔离模块 G1与第 1采样处理单元 Mi之间 的线路、 第一菊花链中第 1采样处理单元 Mi与第 2采样处理单元 M2之间 的线路 ... ... .以及第一菊花链中第 i-1采样处理单元 Mw与第 i采样处理单 元 Mi之间的线路。
第一菊花链中第 i+1采样处理单元和第二隔离模块 G2之间的多个线 路包括： 第一菊花链中第 i+1 采样处理单元 Mi+1与第 i+2采样处理单元 Mi+2之间的线路、 第一菊花链中第 i+2采样处理单元 Mi+2与第 i+3采样处 理单元 Mi+3之间的线路 .以及第一菊花链中第 N采样处理单元 MN与第 二隔离模块 G2之间的线路。
也就是说， 在第一菊花链中任意相邻两个采样处理单元的之间的线路 出现单点故障时， 控制器 C通过配置自身与第一菊花链通信的两个 SPI通 信接口， 将具有环形通信回路的第一菊花链转化为两条菊花链单链进行通 信。 从而避免米样电路的通信中断， 提高了米样电路的可靠性。 其中， 第 1采样处理单元 Mi至第 i采样处理单元中多个采样处理单元 对应的多个电芯单元的状态数据， 即为第 1采样处理单元 Mb 第 2采样处 理单元 M2... ...以及第 i采样处理单元等 i个采样处理单元中所有电芯单元 的所有状态数据。
其中， 第 i+1采样处理单元至第 N采样处理单元 ^^中多个采样处理 单元对应的多个电芯单元的状态数据， 即为第 i+1采样处理单元、 第 i+2 采样处理单元 ... ...第 N采样处理单元 ^^等 N-i个采样处理单元中所有电 芯单元的所有状态数据。
与线路 A2 出现故障相类似， 当第二菊花链中第 i采样处理单元与第 i+1采样处理单元之间的线路 B2出现故障的情况下， 控制器 C通过管理自 身与第一隔离模块 G1连接、 且与第二菊花链通信的 SPI通信接口， 控制 第 1采样处理单元 Mi、 第 2采样处理单元 M2... ...以及第 i采样处理单元
Mi通过第二菊花链中第一隔离模块 G1和第 i采样处理单元之间的多个线 路传输第 1采样处理单元 Mi至第 i采样处理单元 Mi中多个采样处理单元 对应的多个电芯单元的状态数据中的第二最大值和第二最小值至控制器 C。
并且， 控制器 C还通过管理自身与第二隔离模块 G2连接、 且与第二 菊花链通信的 SPI通信接口， 控制第 i+1采样处理单元、 第 i+2采样处理 单元 ... ...第 N采样处理单元 MN通过第二菊花链中第 i+1采样处理单元和 第二隔离模块 G2之间的多个线路传输第 i+1采样处理单元至第 N采样处 理单元 Mn中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据中的第三 最大值和第三最小值至控制器 C。
其中， 第二菊花链中第一隔离模块 G1 和第 i采样处理单元之间的多 个线路包括： 第二菊花链中第一隔离模块 G1与第 1采样处理单元 Mi之间 的线路、 第二菊花链中第 1采样处理单元 Mi与第 2采样处理单元 M2之间 的线路 ... ... .以及第二菊花链中第 i-1采样处理单元与第 i采样处理单元之 间的线路。
第二菊花链中第 i+1采样处理单元和第二隔离模块 G2之间的多个线 路包括： 第二菊花链中第 i+1采样处理单元与第 i+2采样处理单元之间的 线路、 第二菊花链中第 i+2采样处理单元与第 i+3采样处理单元之间的线 路 ... ... .以及第二菊花链中第 N采样处理单元 MN与第二隔离模块 G2之间 的线路。
例如， 控制器 C可以将第 1采样处理单元 Mi至第 i采样处理单元等 i 个采样处理单元中所有采样处理单元对应的所有电芯单元的状态数据中的 第二最大值和第二最小值， 与第 i+1 采样处理单元至第 N采样处理单元 MN中所有采样处理单元对应的所有电芯单元的状态数据中的第三最大值 和第三最小值进行比较， 从而得出电池包 P中所有电芯单元的状态数据中 的第一最大值和第一最小值。
也就是说， 第二最大值和第三最大值中更大的数值即为第一最大值， 第二最小值和第三最小值中更小的数值即为第一最小值。
也就是说， 在第二菊花链中任意相邻两个采样处理单元的之间的线路 出现单点故障时， 控制器 C通过配置自身与第二菊花链通信的两个 SPI通 信接口， 将具有环形通信回路的第二菊花链转化为两条菊花链单链进行通 信。 从而避免米样电路的通信中断， 提高了米样电路的可靠性。
值得一提的是， 对于第一菊花链或第二菊花链， 在采样电路转化为两 条菊花链单链进行通信的情况下， 由于不再是环形通信， 两条菊花链单链 各自均可发送控制指令， 以及接收采样数据。
4、 当第一隔离模块 G1出现故障时， 与线路 A1和线路 B 1 同时发生 故障时的处理方法相类似， 控制器 C通过管理与第二隔离模块 G2连接、 且分别与第一菊花链和第二菊花链通信的两个 SPI通信接口， 控制采样处 理模块通过第一菊花链中第 1采样处理单元 M^P第二隔离模块 G2之间的 多个线路传输电池包 P中多个电芯单元的状态数据至控制器 C; 以及控制 采样处理模块通过第二菊花链中第 1采样处理单元 M^P第二隔离模块 G2 之间的多个线路传输第一最大值和第一最小值至控制器 C。
在一些示例中， 当第二隔离模块 G2出现故障时， 与线路 A3和线路 B3 同时发生故障时的处理方法相类似， 控制器 C通过管理与第一隔离模 块 G1连接、 且分别与第一菊花链和第二菊花链通信的两个 SPI通信接 口， 控制采样处理模块 M通过第一菊花链中第一隔离模块 G1和第 N采样 处理单元 MN之间的多个线路传输电池包 p中多个电芯单元的状态数据至 控制器 C; 以及控制采样处理模块通过第二菊花链中第一隔离模块 G1 和 第 N采样处理单元 MN 2间的多个线路传输第一最大值和第一最小值至控 制器 C。
5、 当控制器 C检测到第一菊花链同时出现多个故障的情况下， 例 如， 线路 A1和线路 A2同时出现故障， 控制器 C可以控制采样处理模块 M通过第二菊花链传输电池包 P中多个电芯单元的状态数据至控制器 C。 比如， 控制器 C可以通过控制自身与第一隔离模块 G1连接、 且与第二菊 花链通信的 SPI通信接口， 控制采样处理模块 M通过第二菊花链传输电池 包 P中多个电芯单元的状态数据至控制器 C。
在本申请的实施例中， 环状菊花链通信结构弥补了单链菊花链的缺 点， 当环状菊花链任意一处失效后， 能自动形成单链的菊花链继续完成通 信， 这种做法大大提高了菊花链通信的可靠性。
图 3示出本申请另一些实施例中采样电路的结构示意图。 与图 2不同 的是， 图 3中的开关模块 K与电池包的负极连接。
图 4示出本申请另一些实施例中采样电路的结构示意图。 与图 2不同 的是， 图 3中的开关模块 K包括开关单元 K1和开关单元 K2。 其中， 开关 单元 K1与电池包的负极连接， 开关单元 K2与电池包的正极连接。 也就是 说， 开关模块 K既可以与电池包的正极连接， 也可以与电池包的负极连 接。 当开关模块 K包括两个开关单元时， 控制器可以发送断开至少一个开 关单元的断开指令， 以及时处理电池包的异常。
图 5示出本申请实施例提供的采样电路的控制方法 500的流程示意 图。 如图 5所示， 本申请实施例提供的采样电路的控制方法包括以下步 骤：
S510, 控制器接收通过第二菊花链传输的第一最大值和第一最小值。
S520, 控制器根据第一最大值和 /或第一最小值， 判断电池包是否出现 异常。
在本申请的实施例中， 当控制器接收到第一最大值和第一最小值后， 可根据第一最大值和第一最小值对应的预设阈值， 判断电池包是否发生异 常。 由于第二菊花链可以快速的传输第一最大值和第一最小值， 因此可以 提高对电池包异常状况判断的及时性。
在本申请的实施例中， 采样电路的控制方法还包括：
S530, 若控制器确定第一最大值大于第一预设阈值和 /或第一最小值小 于第二预设阈值， 则发送断开指令至开关模块， 控制开关模块从闭合状态 转换为断开状态， 以切断电池包所在主回路。
当控制器发现第一最大值和 /或第一最小值达到对应的预设阈值时， 则 立即控制开关模块处于断开状态， 以避免电池包异常所引起的问题。
在本申请的实施例中， 采样电路的控制方法还包括：
S540, 若第一菊花链出现多个故障， 控制器控制采样处理模块通过第 二菊花链传输电池包中多个电芯单元的状态数据至控制器。
通过利用第二菊花链作为备用链路传输电池包中多个电芯单元的状态 数据， 可以避免电池包所有电芯单元状态数据的丢失， 提高了采样电路的 通信可靠性。
在本申请的实施例中， 采样电路的控制方法还包括当第一菊花链或第 二菊花链出现单点故障， 以及第一隔离模块 G1或第二隔离模块 G2出现故 障时的控制方法， 具体可参见采样电路的实施例的相关叙述， 在此不再赘 述。
还需要说明的是， 本申请中提及的示例性实施例， 基于一系列的步骤 或者装置描述一些方法或系统。 但是， 本申请不局限于上述步骤的顺序， 也就是说， 可以按照实施例中提及的顺序执行步骤， 也可以不同于实施例 中的顺序， 或者若干步骤同时执行。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述， 但在不脱离本申请的 范围的情况下， 可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部 件。 尤其是， 只要不存在结构冲突， 各个实施例中所提到的各项技术特征 均可以任意方式组合起来。 本申请并不局限于文中公开的特定实施例， 而 是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种采样电路， 其中， 所述电路包括： 采样处理模块、 控制器以 及与所述控制器连接的第一隔离模块和第二隔离模块； 其中，
所述第一隔离模块、 所述采样处理模块和所述第二隔离模块依次串联 形成第一菊花链， 且所述第一隔离模块、 所述采样处理模块和所述第二隔 离模块依次串联还形成第二菊花链；
所述采样处理模块用于采集电池包中多个电芯单元的状态数据并在采 集到的多个电芯单元的状态数据中， 确定第一最大值和第一最小值；
所述第一菊花链用于将所述电池包中多个电芯单元的状态数据传输至 所述控制器， 所述第二菊花链用于将所述第一最大值和所述第一最小值传 输至所述控制器；
所述控制器用于基于所述第一最大值和 /或所述第一最小值， 判断所述 电池包是否出现异常。
2、 根据权利要求 1所述的电路， 其中， 所述电路还包括：
开关模块， 分别与所述电池包和所述控制器连接；
所述控制器用于当所述第一最大值大于第一预设阈值和 /或所述第一最 小值小于第二预设阈值时， 发送断开指令至所述开关模块；
所述开关模块， 用于基于所述断开指令从闭合状态转换为断开状态， 以切断所述电池包所在主回路。
3、 根据权利要求 2所述的电路， 其中， 所述开关模块与所述电池包 的正极和 /或所述电池包的负极连接。
4、 根据权利要求 1 所述的电路， 其中， 所述控制器用于在所述第一 菊花链出现多个故障的情况下， 控制所述采样处理模块通过所述第二菊花 链传输所述电池包中多个电芯单元的状态数据至所述控制器。
5、 根据权利要求 1 所述的电路， 其中， 所述采样处理模块包括第 1 采样处理单元、 第 2采样处理单元 ... ...第 N采样处理单元， 所述第一隔离 模块、 所述第 1采样处理单元、 所述第 2采样处理单元 ... ...所述第 N采样 处理单元和所述第二隔离模块依次串联形成所述第一菊花链， 且所述第一 隔离模块、 所述第 1采样处理单元、 所述第 2采样处理单元 ... ...所述第 N 采样处理单元和所述第二隔离模块依次串联还形成所述第二菊花链；
每个采样处理单元用于采集所述电池包中与该采样处理单元对应的每 个电芯单元的状态数据；
所述控制器用于当所述第一菊花链中所述第一隔离模块和所述第 1采 样处理单元之间的线路出现故障的情况下， 控制所述采样处理模块通过所 述第一菊花链中所述第 1采样处理单元和所述第二隔离模块之间的多个线 路传输所述电池包中多个电芯单元的状态数据至所述控制器；
所述控制器用于当所述第一菊花链中所述第二隔离模块和所述第 N采 样处理单元之间的线路出现故障的情况下， 控制所述采样处理模块通过所 述第一菊花链中所述第一隔离模块和所述第 N采样处理单元之间的多个线 路传输所述电池包中多个电芯单元的状态数据至所述控制器。
6、 根据权利要求 5所述的电路， 其中， 所述控制器用于当所述第二 菊花链中所述第一隔离模块和所述第 1采样处理单元之间的线路出现故障 的情况下， 控制所述采样处理模块通过所述第二菊花链中所述第 1采样处 理单元和所述第二隔离模块之间的多个线路传输所述第一最大值和所述第 一最小值至所述控制器；
所述控制器用于当所述第二菊花链中所述第二隔离模块和所述第 N采 样处理单元之间的线路出现故障的情况下， 控制所述采样处理模块通过所 述第二菊花链中所述第一隔离模块和所述第 N采样处理单元之间的多个线 路传输所述第一最大值和所述第一最小值至所述控制器。
7、 根据权利要求 5所述的电路， 其中， 所述控制器用于当所述第一 菊花链中第 i采样处理单元与第 i+1采样处理单元之间的线路出现故障的 情况下， 控制所述第 1采样处理单元、 所述第 2采样处理单元 ... ...以及所 述第 i采样处理单元通过所述第一菊花链中所述第一隔离模块和所述第 i 采样处理单元之间的多个线路， 传输所述第 1采样处理单元至所述第 i采 样处理单元中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据至所述控 制器； 以及控制所述第 i+l采样处理单元、 第 i+2采样处理单元 ... ...所述第
N采样处理单元通过所述第一菊花链中所述第 i+l 采样处理单元和所述第 二隔离模块之间的多个线路， 传输所述第 i+l采样处理单元至所述第 N采 样处理单元中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据至所述控 制器， i为小于 N的正整数。
8、 根据权利要求 5所述的电路， 其中， 所述控制器用于当所述第二 菊花链中第 i采样处理单元与第 i+l采样处理单元之间的线路出现故障的 情况下， 控制所述第 1采样处理单元、 所述第 2采样处理单元 ... ...以及所 述第 i采样处理单元通过所述第二菊花链中所述第一隔离模块和所述第 i 采样处理单元之间的多个线路， 传输所述第 1采样处理单元至所述第 i采 样处理单元中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据中的第二 最大值和第二最小值至所述控制器；
以及控制第 i+l采样处理单元、 第 i+2采样处理单元 ... ...所述第 N采 样处理单元通过所述第二菊花链中所述第 i+l 采样处理单元和所述第二隔 离模块之间的多个线路传输所述第 i+l采样处理单元至所述第 N采样处理 单元中多个采样处理单元对应的多个电芯单元的状态数据中的第三最大值 和第三最小值至所述控制器。
9、 根据权利要求 5所述的电路， 其中， 所述控制器用于在所述第一 隔离模块出现故障的情况下， 控制所述采样处理模块通过所述第一菊花链 中所述第 1采样处理单元和所述第二隔离模块之间的多个线路传输所述电 池包中多个电芯单元的状态数据至所述控制器； 以及控制所述采样处理模 块通过所述第二菊花链中所述第 1采样处理单元和所述第二隔离模块之间 的多个线路传输所述第一最大值和所述第一最小值至所述控制器；
所述控制器用于在所述第二隔离模块出现故障的情况下， 控制所述采 样处理模块通过所述第一菊花链中所述第一隔离模块和所述第 N采样处理 单元之间的多个线路传输所述电池包中多个电芯单元的状态数据至所述控 制器； 以及控制所述采样处理模块通过所述第二菊花链中所述第一隔离模 块和所述第 N采样处理单元之间的多个线路传输所述第一最大值和所述第 一最小值至所述控制器。
10、 一种采样电路的控制方法， 其中， 应用于如权利要求 1所述的采 样电路， 所述采样电路的控制方法， 包括：
所述控制器接收通过所述第二菊花链传输的所述第一最大值和所述第 一最小值；
所述控制器根据所述第一最大值和 /或所述第一最小值， 判断所述电池 包是否出现异常。
1 1、 根据权利要求 10所述的方法， 其中， 所述采样电路还包括： 开 关模块， 分别与所述电池包和所述控制器连接；
其中， 所述方法还包括：
若所述控制器确定所述第一最大值大于第一预设阈值和 /或所述第一最 小值小于第二预设阈值， 则发送断开指令至所述开关模块， 控制所述开关 模块从闭合状态转换为断开状态， 以切断所述电池包所在主回路。
12、 根据权利要求 10所述的方法， 其中， 所述方法还包括： 若所述第一菊花链出现多个故障， 所述控制器控制所述采样处理模块 通过所述第二菊花链传输所述电池包中多个电芯单元的状态数据至所述控 制器。
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