一种基于串联电池组的电池组间通讯电路及通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压电池组的串联电池组的通讯电路，特别涉及一种基于串联电池组的电池组间通讯电路及通讯方法。
【背景技术】
[0002]在混合电动车辆、燃料电池车辆、和电动汽车的驱动技术领域中，通常采用的是电机进行驱动，并通过高压电池组提供电能驱动电机转动来驱动车辆。
[0003]高压电池组通常由多个单体电池单元组成，在高压电池组的单体电压测量应用过程中，会遇到高共模电压下电池单体电压测量问题。目前通用做法是将高压电池组分成几个或几十个小的子单元，每一个子单元使用专用电池单体电压测量芯片来测量(比如LTC6803)。每一个子单元都需要跟其它子单元及电池组管理主控制器通讯以交换信息。由于子单元与子单元之间有电位差，所以通讯时需要采用隔离通讯方式，比如目前常见的隔离Can通讯，隔离SPI通讯，隔离RS232通讯等。这些通讯方式中都需要隔离元器件，比如光耦、磁耦、隔离变压器等。由于这些隔离元器件价格都较贵，造成单体电压测量控制器成本较高。
[0004]图1示出了在现有技术领域的电池组单体电压测量应用中，常见的隔离CAN通讯方式结构。如图1所示，此方案中，每个子单元包括多个串联的电池。每个子单元包括单独的电池专用单体电压测量芯片用于连接到串联电池组进行电池电压的测量。当每个电池专用单体电压测量芯片测量完单体电压后，将电压数据传送给各自的MCU，MCU通过各自的隔离器件将数据发送至CAN收发器，然后将输入发送至CAN总线，完成子单元与子单元之间的信息交互。此结构中，每一个子单元均输出一路隔离CAN，然后通过CAN总线互相交互信息。然而，上述这种方案中每个单体电池组都需要隔离元器件，由于这些隔离元器件价格都较贵，造成单体电压测量控制器成本较高。而且，隔离CAN通讯方式必需要借助隔离器件才可以满足要求，否则就会因为子单元之间的电势差将CAN收发器损坏甚至损坏整个系统。由于隔离器件价格很贵，就造成了系统总成本过高，不利于大批量使用。
[0005]因此，有必要提供一种更具成本效应且能提供更佳的高压电池组的单体电压测量的电路及方法。
【发明内容】
[0006]本发明针对上面所提到的问题，提供了一种基于串联电池组的电池组间通讯电路，所述电路包括第一子单元和第二子单元，以及第一开关器件、第二开关器件、第一稳压管、第二稳压管、第一调节电阻和第二调节电阻，其中:所述第一开关器件通过对所述第一子单元中的串联电池组进行测量后输出的信号来控制其开关，所述第二开关器件通过对所述第二子单元中的串联电池组进行测量后输出的信号来控制其开关，所述第一稳压管、第一调节电阻和所述第二开关器件依次串联连接在高电平和低电平之间，所述第二开关器件、第二调节电阻和所述第二稳压管依次串联连接在所述高电平和低电平之间；所述第一开关器件的输出信号经过第二调节电阻输入到所述第二子单元中，所述第二开关器件的输出信号经过第一调节电阻输入到所述第一子单元中。
[0007]优选地，所述第一子单元还包括第一微控制器，通过所述第一微控制器的输出信号来控制所述第一开关器件的开关。
[0008]优选地，所述第二子单元还包括第二微控制器，通过所述第二微控制器的输出信号来控制所述第一开关器件的开关。
[0009]优选地，所述第一微控制器的输入1 口上配置连接有将其连接至高电平的上拉电阻。
[0010]优选地，所述第二微控制器的输入1 口上配置连接有将其连接至低电平的下拉电阻。
[0011]优选地，所述第一开关器件是PMOS或PNP三极管，所述第二开关器件是NMOS或者
NPN三极管。
[0012]优选地，所述第一开关器件和第二开关器件是恒流源。
[0013]优选地，当控制所述第一微控制器的输出1的电平变化时，所述第二微控制器的输入端口电平跟随其电平的变化而变化，当控制所述第二微控制器的输出1的电平变化时，所述第一微控制器的输入端口电平跟随其电平的变化而变化。
[0014]优选地，所述上拉电阻配置在所述第一微控制器内部。
[0015]优选地，所述下拉电阻配置在所述第二微控制器内部。
[0016]相对于现有技术，本发明的高压电池组单体电压测量系统中的各个子单元实现了整个系统中的所有子单元之间的双向菊花链式通讯。根据本发明的通讯方式，当所有的单体测量单元都按照这种通讯方式连成一串后。这样数据就可以通过相邻单体测量单元互相通讯，将数据一级一级传递出去，相比于现有技术更加快捷，成本更低。
[0017]应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
【附图说明】
[0018]参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中:
[0019]图1示出了在现有技术领域的电池组单体电压测量应用中的隔离CAN通讯方式结构。
[0020]图2示意性地示出了根据本发明的菊花链式高压电池组单体电池电压测量电路的电路结构示意图。
[0021]图3示意性地示出了第二子单元中的第二微控制器的输入1端口电平跟随第一子单元的第一微控制器的输出1 口变化的电压时序图。
【具体实施方式】
[0022]通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0023]在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0024]图2示意性地示出了根据本发明的菊花链式高压电池组单体电池电压测量电路的电路结构示意图。如图2所示，在根据本发明的菊花链式高压电池组单体电池电压测量电路中包括第一子单元110和第二子单元120，具体地，第一子单元110包括多个串联的电池构成的第一串联电池组111，用于测量第一串联电池组111的第一电池电压测量专用芯片112，第一电池电压测量专用芯片112测量得到的数据输出到第一微控制器113。第一子单元110还包括第一稳压器114，用于为第一电池电压测量专用芯片112、第一微控制器113及其他元器件提供稳定的电压输入，例如5V。
[0025]类似地，第二子单元120包括多个串联的电池构成的第二串联电池组121，用于测量第二串联电池组121的第二电池电压测量专用芯片122，第二电池电压测量专用芯片122测量得到的数据输出到第二微控制器123。第二子单元120还包括第二稳压器124，用于为第二电池电压测量专用芯片122、第二微控制器123及其他元器件提供稳定的电压输入，例如5Vo
[0026]根据本发明的一个实施例，第一子单元110和第二子单元120中串联电池组的电池串联数量为12节。对于锂电池来说，12节串联电池的总电压在18V至60V之间。即V2点的电平高于Vl点的电平18V至60V，V4点的电平高于V3点的电平18V至60V。V3点的电平大于等于V2点的电平。第一子单元110中地电平GNDl高于第二子单元120中的地电平 GND2。
[0027]第一电池电压测量专用芯片112和第二电池电压测量专用芯片122分别各自输出的测量信号可以通过总线(例如SP1、RS232、I2C等)传输给各自的微控制器，即第一微控制器113和第二微控制器123。例如，当电压测量专用芯片测量到电池电压为3000mV，就通过总线给微控制器发送了一个数值为3000的数据。微控制器内部数据是二进制方式，即101110111000b。微控制器可以将这串二进制中的I定义为高电平，O定义为低电平。则这串二进制就转换成了高电平、低电平、高电平、高电平、高电平、低电平、高电平、高电平、高电平、低电平、低电平、低电平。微控制器按照固定时间间隔，控制其1 口输出这串高低电平序列。就实现了上一级的测量芯片输出的测量信号通过微控制器的1进行输出。
[0028]第一微控制器113和第二微控制器123可以通过内部写入的控制程序来进行控制，当程序执行到对应代码时，可以控制其微控制器的1输出高或低电平。例如，微控制器的1 口设置有对应的寄存器，通过往寄存器里面写数字0，1 口就输出低电平；写数字1，1 口就输出高电平。
[0029]如图1所示，根据本发明的一个实施例，在第一子单元110的第一微控制器113的输入1 口上配置连接有上拉电阻R3，用于通过上拉电阻R3将第一微控制器113的输入1口的输入电压钳位在高电平，即第一稳压器124的输出高电平电压。由于第一微控制器113的输入1 口是以高、低电平来判断是否有信号变化的，上拉电阻R3可以确保将不确定的信号通过电阻钳位在高电平，以保证输入1 口管脚检测信号的准确性和稳定性。可选地，若第一微控制器113内部支持配置上拉电阻，则可以省去此电阻R4。
[0030]同理地，根据本发明的一个实施例，在第二子单元120的第二微控制器123的输入1 口上配置连接有下拉电阻R4，用于通过下拉电阻R4将第二微控制器123的输入1 口的输入电压钳位在低电平，即GND。由于第二微控制器123的输入1 口是以高、低电平来判断是否有信号变化的，下拉电阻R4可以确保将不确定的信号通过电阻钳位在低电平，以保证输入1 口管脚检测信号的准确性和稳定性。可选地，若第二微控制器114内部支持配置下拉电阻，则可以省去此下拉电阻R4。
[0031]第一子单元110还包括第一开关器件116，这里以PMOS开关器件116为例。第一微控制器113的输出1 口与PMOS开关器件116的栅极(G)相连，继而可以通过控制第一微控制器113的输出1 口的高低电平来控制PMOS