电池管理模组、电池管理系统及电池管理芯片封装结构的制作方法

本发明涉及电力电子领域，更具体的说，涉及一种电池管理模组、电池管理系统及电池管理芯片封装结构。

背景技术：

1、电池管理系统(bms)是一种电子电路，通过测量可充电电池组的状态信息并计算诸如充电状态和安全状态之类的衍生数据来管理可充电电池组，可充电电池组的状态信息进一步用于控制电池的使用和平衡机制。随着电动汽车的广泛使用，bms被广泛应用于高功率电池上，所述高功率电池中串联大量的可充电电池用于提供高压电源。

2、如图1所示为现有技术中电池管理电路的结构框图，单片芯片的集成电路即芯片ic用来监测m节电池电压，如果每节电池的最大电压为6v，那么端口vc(n)的耐压会达到(6*m)v。在汽车等多串电池串联的高功率电池应用场合，最高端口vc(n)可能会到100v以上，这种应用中芯片ic需要使用高压半导体工艺制造，工艺要求极高，成本较大，并且芯片ic通常使用高压多路复用电路通过一个模数转换通道测量一系列电池单元的电压，这会导致电池测量之间存在一些延迟，从而导致系统整体的状态报告延迟较大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种电池管理模组、电池管理系统及电池管理芯片封装结构，以解决现有技术中工艺要求高、成本较大且电池测量之间存在延迟的技术问题。

2、本发明实施例提供了一种电池管理模组，用于对串联耦接的多个电池单元进行管理，包括：至少两个电池监视晶片，每个电池监视晶片包括至少一个电池监视单元，所述电池监视单元被配置为监视对应的电池单元的状态信息；处理器晶片，被配置为对所述至少两个电池监视晶片进行控制；其中，所述电池监视晶片和所述处理器晶片之间通过隔离的方式进行通讯。

3、在一个实施例中，所述处理器晶片包括同步电路，被配置为并行发出同步采样信号至所述至少两个电池监视晶片，以对所述至少两个电池监视晶片对应的电池单元的状态信息进行同步采样。

4、在一个实施例中，所述处理器晶片还包括多个第一收发模块，所述同步电路用于检测所述多个第一收发模块的状态，当检测到所述多个第一收发模块准备接收同步采样信号时，所述同步电路并行发出所述同步采样信号至所述多个第一收发模块，所述多个第一收发模块通过隔离的方式将所述同步采样信号发送至所述至少两个电池监视晶片。

5、在一个实施例中，所述电池监视晶片包括至少一个第二收发模块，所述多个第一收发模块通过隔离的方式将所述同步采样信号发送给对应的第二收发模块，以对所述至少两个电池监视晶片对应的电池单元的状态信息进行同步采样。

6、在一个实施例中，所述电池监视晶片还包括控制电路，所述第二收发模块将接收到的所述同步采样信号发送给所述控制电路，所述控制电路根据所述同步采样信号控制采样开始时刻和采样参考时间。

7、在一个实施例中，所述电池监视晶片包括至少一个模数转换电路和定时电路，每个电池监视单元对应一个模数转换电路，被配置为将对应的电池单元的状态信息的模拟信号转化为数字信号；所述控制电路根据所述同步采样信号控制所述定时电路设置所述采样参考时间，以设定所述模数转换电路的采样时长。

8、在一个实施例中，所述电池监视晶片还包括微调电路，被配置为对所述定时电路设置的采样参考时间进行调节，以使得各个电池监视晶片和所述处理器晶片之间进行完全同步通讯。

9、在一个实施例中，所述每个电池监视单元对应一个第二收发模块，以和对应的第一收发模块进行隔离通信。

10、在一个实施例中，每个电池监视晶片包括至少两个电池监视单元和多路复用器，所述每个电池监视晶片对应一个第二收发模块，所述至少两个电池监视单元通过所述多路复用器共用一个所述第二收发模块。

11、在一个实施例中，所述至少两个电池监视晶片串联耦接，相邻两个电池监视晶片之间通过隔离的方式进行通讯。

12、在一个实施例中，所述隔离通讯被配置为变压器隔离、电容隔离和光耦隔离三者之一。

13、在一个实施例中，所述电池监视晶片被配置为监视n个电池单元依次串联耦接的第一电池组，所述电池监视晶片包括供电电压端口和参考地端口，所述供电电压端口耦接所述第一电池组的最高压端，所述参考地端口耦接所述第一电池组的最低压端。

14、在一个实施例中，所述电池监视晶片还包括n+1个输入端口，所述n+1个输入端口分别耦接所述第一电池组的最高压端、所述第一电池组中相邻两个电池单元的公共端以及所述第一电池组的最低压端。

15、在一个实施例中，所述电池管理模组被配置为管理m个电池单元依次串联耦接的第二电池组，所述处理器晶片包括供电电压端口和参考地端口，所述供电电压端口耦接所述第二电池组的最高压端，所述参考地端口耦接所述第二电池组的最低压端。

16、本发明实施例还提供了一种电池管理芯片封装结构，包括：上述任一项所述的电池管理模组，其中所述电池监视晶片为n个，所述n个电池监视晶片共用所述处理器晶片，n为不小于2的正整数，其中所述电池管理模组包括n个第一类型隔离通讯装置，其中每个第一类型隔离通讯装置包括第一侧结构和第二侧结构，以实现所述处理器晶片和所述电池监视晶片之间的双向通讯，其中，第一侧结构集成于所述电池监视晶片中，第二侧结构集成于所述处理器晶片中。

17、在一个实施例中，当所述第一类型隔离通讯装置被配置为电容隔离通讯装置时，所述第一侧结构和所述第二侧结构通过封装结构内的金属引线进行连接。

18、在一个实施例中，所述电池管理模组还包括(n-1)个第二类型隔离通讯装置，用以实现两个电池监视晶片之间的双向通讯。

19、本发明实施例还提供了一种电池管理系统，包括：至少两个串联耦接的以上所述电池管理模组，所述相邻两个电池管理模组之间通过菊花链进行通讯。

20、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明所述的电池管理模组用于对串联耦接的多个电池单元进行管理，所述电池管理模组包括：至少两个电池监视晶片，每个电池监视晶片包括至少一个电池监视单元，所述电池监视单元被配置为监视对应的电池单元的状态信息；处理器晶片，被配置为对所述至少两个电池监视晶片进行控制；其中，所述电池监视晶片和所述处理器晶片之间通过隔离的方式进行通讯。可选的，所述的电池管理模组封装在一个集成电路中。本发明所述电池监视晶片采用低压半导体工艺制造，成本较低。并且，本发明的电池管理模组中的多个电池监视晶片共用一个处理器晶片，处理器晶片可以并行发射同步采样信号至每个电池监视晶片，以对电池管理模组中多个电池监视晶片进行同步采样，从而对每个电池监视晶片对应的一个或多个电池单元的状态信息进行采样，减小了系统的状态报告延迟。可选的，电池管理模组中相邻两个电池监视晶片之间可以进行串行隔离通讯，在任意一个电池监视晶片和处理器晶片之间的通讯断开时，可以将相邻两个电池监视晶片之间的串行隔离通讯作为替代路径，以使得通信稳健性得到增强。并且，在本发明的电池监视模组中，每个芯片所处的电势不同，所述电池监视晶片和所述处理芯片之间，以及所述相邻的两个电池监视晶片之间通过隔离的方式进行通讯，隔离了不同芯片之间的直流压差，并且有效消除了共模干扰。