一种电池管理装置和电池管理芯片的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电池管理装置，包括：多个放电模块、多个采集模块和电池管理芯片。其中，每个放电模块与电池组中的一个单体电池并联，电池组中的单体电池通过对应的放电模块进行放电；每个采集模块与电池组中的一个单体电池相连，采集模块用于采集单体电池的电池参数；电池管理芯片包括多路复用模块和内核控制模块，多路复用模块分别与所述多个放电模块和多个采集模块相连，多路复用模块用于将电池参数发送至内核控制模块，并根据内核控制模块的放电均衡控制指令控制对应的放电模块开启；内核控制模块用于根据电池参数生成放电均衡控制指令。本发明在实现电量均衡和电池保护的同时，降低了系统的功耗。本发明同时提出一种电池管理芯片。
【专利说明】一种电池管理装置和电池管理芯片
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及新能源汽车【技术领域】，特别涉及一种电池管理装置和电池管理芯片。【背景技术】
[0002]BMS (Battery Management System,电池管理系统)是新能源汽车的重要组成部分，一个好的电池管理系统BMS要随时监控整个电池组的充电状态例如电池S0C(State ofCharge，荷电状态)值、保持每节电池电量均衡、对电池的过欠压、过流、过温等全方位进行保护、降低待机功耗、故障自检、可靠的通讯等。一个锂离子电池充电到SOC为100%或放电到SOC值为0%，将会降低电池的长期的充电容量。通常锂离子电池的工作充电状态即其SOC值被限制在一个较小的范围，例如30%至70%，而有用电池容量仅为全部规定容量的40%。为了充分利用可用电池容量范围，电池系统必须非常准确地监视每节电池的电压(该电压直接对应于充电状态)电流等电池参数估算电池的SOC值，让电池工作在最佳SOC值区域。如图1是一个较典型的锂离子电池放电曲线图，可以看出在30%至70%的充电状态电池具有相对平坦的放电电压曲线，对电压采样的要求较高。在一个高压电池组中需要采用多节锂离子电池，如果要保持特定充电状态范围，则增加了极大的复杂性。一个锂离子电池组不能像单个电源那样充电和放电，另外由于制造的差异性，各节电池的充电容量略有不同，而且这种容量差异随着时间的推移会增大，因为容量较差的电池比其它电池老化快。容量稍小于其他电池的荷电状态在多个充电和放电周期之后将逐渐偏离初始值。如果每节电池的荷电状态未得到周期性均衡，那么有些电池最终将会由于过度充电或过度放电，而导致损坏，并最终形成电池组故障，目前的电池管理系统具有电量均衡功能，使电池组中每节电池电量保持均衡从而延长整机的寿命。现有的均衡方法主要有两种:无源均衡和有源均衡。其中，无源均衡方法是通过一条电池放电路径，在所有电池电压相等以前一直为高电压电池放电，使用这种方法会产生大功率损耗。而有源均衡方法包括了基于电容器的开关电容均衡法和基于变压器的电压均衡法，这种方法不会产生较大的功率损耗，而且高电压电源能量被转向了低电压电源，使能量得到了较为充分的利用，但是使用这种方法涉及电子元件数量多，成本高。
[0003]总之，电池的过充过放过温都会对其造成不可恢复的损害，电池管理系统要做出快速反应，及时关断电流保护系统及时报告情况。
[0004]另一方面，电池组在待机状态下有两部分的损耗，一部分是自损耗，这是电池本身特性决定的，一般来说，容量越大，自损耗越大，这部分损耗BMS没办法降低。另一部分是BMS系统的待机功耗。电池供电系统对功耗要求很高，尤其是在待机状态下，目前，大部分的电池管理电路都配置低功耗工作模式，例如SLEEP模式即深度睡眠状态，但是一旦进入SLEEP模式，只能通过外部电平信号或电流信号刺激才能唤醒，在分布式电池管理系统中，分布式管理系统通过通讯接口与上位机相连，而上位机通过数据命令控制电池管理系统进入或退出SLEEP模式，非常不方便。
[0005]现有技术存在的缺点是:现有的电池管理系统主要对电池的电压电流温度进行监测，对过压欠压过流过温系统做出保护，具有电量均衡功能。但是需要和远程数字通讯结合起来应用，不方便用户的使用。另外，电池供电系统的功耗管理问题未能较好地解决。
【发明内容】
[0006]本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0007]为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池管理装置，该电池管理装置在实现电池管理系统电量均衡、电池保护的同时，解决功耗管理问题。本发明的第二个目的在于提出一种电池管理芯片。
[0008]为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种电池管理装置，包括:多个放电模块，每个所述放电模块与电池组中的一个单体电池并联，所述电池组中的单体电池通过对应的放电模块进行放电；多个采集模块，每个所述采集模块与所述电池组中的一个单体电池相连，所述采集模块用于采集所述单体电池的电池参数；电池管理芯片，所述电池管理芯片包括多路复用模块和内核控制模块，其中，所述多路复用模块，所述多路复用模块分别与所述多个放电模块和多个采集模块相连，所述多路复用模块用于将所述电池参数发送至所述内核控制模块，并根据所述内核控制模块的放电均衡控制指令控制对应的放电模块开启；以及所述内核控制模块，所述内核控制模块用于根据所述电池参数生成放电均衡控制指令。
[0009]根据本发明实施例的电池管理装置，通过多个放电模块可以实现电池的电量均衡，避免电池的过冲或过放，使电池得到保护。另外，通过采用本发明的电池管理芯片能够降低供电系统的功耗，方便上位机远程控制。
[0010]为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出一种电池管理芯片，包括:包括多路复用模块和内核控制模块，其中，所述多路复用模块，所述多路复用模块分别与电池管理装置中的多个放电模块和多个采集模块相连，所述多路复用模块用于将所述多个采集模块采集的电池参数发送至所述内核控制模块，并根据所述内核控制模块的放电均衡控制指令控制对应的所述放电模块开启；所述内核控制模块，所述内核控制模块用于根据所述电池参数生成放电均衡控制指令。
[0011]根据本发明实施例的电池管理芯片，通过内核控制模块根据电池参数发出放电均衡控制指令，可以实现对电池进行电量均衡，另外可以对内核控制模块进行远程唤醒，降低了供电系统的功耗。
[0012]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0014]图1为现有的一种锂离子电池的放电曲线图；
[0015]图2为根据本发明实施例的电池管理装置的结构示意图；
[0016]图3为根据本发明的一个实施例的电池管理装置的结构示意图；
[0017]图4为根据本发明的一个实施例的看门狗模块唤醒内核控制模块的通讯过程示意图；
[0018]图5为根据本发明的另一个实施例的电池管理装置的结构的示意图；
[0019]图6为根据本发明的一个实施例的电池管理装置的部分结构示意图；
[0020]图7为根据本发明的一个实施例的多路放电模块内部结构示意图；
[0021]图8为根据本发明的一个实施例的内核控制模块的功能关系示意图；以及
[0022]图9为根据本发明一个实施例的电池管理装置的工作过程流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0024]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0025]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0026]参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0027]下面参照附图描述根据本发明实施例的一种电池管理装置。
[0028]如图2所示，本发明实施例的电池管理装置，包括:多个放电模块201、多个采集模块202、电池管理芯片203。其中，多个放电模块201中的每个放电模块与电池组中的一个单体电池并联，电池组中的单体电池通过对应的放电模块进行放电。多个采集模块202中的每个采集模块与电池组中的一个单体电池相连，每个采集模块用于采集与其相连的单体电池的电池参数。电池管理芯片203包括多路复用模块204和内核控制模块205。其中，多路复用模块204分别与多个放电模块201和多个采集模块202相连，多路复用模块204用于将电池参数发送至内核控制模块205，并根据内核控制模块205的放电均衡控制指令控制对应的放电模块开启。内核控制模块205用于根据电池参数生成放电均衡控制指令。
[0029]在本发明的实施例中，由多个采集模块202采集电池的相关参数，通过电池管理芯片203中的多路复用模块204将采集的电池参数发送给内核控制模块205，内核控制模块205根据接收到的参数生成放电均衡指令，并通过多路复用模块204将指令发送给多个放电模块201，则电池组中的单体电池通过对应的放电模块进行放电，直至电池电荷均衡。
[0030]如图3所示，在本发明的一个实施例中，电池管理芯片203还包括看门狗模块301，看门狗模块301与内核控制模块205相连，看门狗模块301用于在内核控制模块205处于睡眠状态时接收上位机的控制指令，以及将控制指令转换为预设的电平信号并将预设的电平信号发送至内核控制模块205以唤醒内核控制模块205。如图4所示，在本发明的一个实施例，以与CAN总线通讯为例，在供电系统处于待机状态时，关闭大部分模块电源，只保住电池管理芯片203中的内核控制模块205的工作电源，进入系统深度睡眠(SLEEP)，最大程度降低系统功耗。在内核控制模块205进入深度睡眠(SLEEP)状态前，CAN总线通讯收发器的电源也会关闭，即言，不能由CAN收发器通过AHB (Advanced High performance Bus,系统总线)唤醒系统功能。但是，可以通过看门狗模块301把上位机的控制信号变换成一个规定的电平信号，通过数据总线例如AHB向内核控制模块205申请中断，从而唤醒内核控制模块205，在看门狗模块301唤醒内核控制模块205后，由内核控制模块205控制电池管理装置中除内核控制模块205外的模块的电源。即由内核控制模块205依次打开控制其他各个模块的电源。而上位机只要先发送一些固定码如FFFF，这个固定码的长度根据系统的通信速度和系统的反应速度决定，目的是让内核控制模块205在唤醒后有足够的时间打开所有模块的电源，让各个模块完成复位，这样确保通讯数据不丢失。另外看门狗模块301在系统正常工作时，可以关闭以减少功耗，只在系统进入深度睡眠状态前打开就行。需要说明的是，看门狗模块301将上位机的指令通过数据总线发送给内核控制模块205从而远程唤醒系统，可以应用于与其他数据通讯例如SPI (Serial Peripheral Interface—串行外设接口)通讯、UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收 / 发送装置)通讯、I2C (Inter-1ntegrated Circuit,两线式串行总线)通讯等。
[0031]进一步地，在本发明的另一个实施例中，电池管理芯片203还包括:温度检测模块501和硬件保护模块502。其中，温度检测模块501用于检测电池的温度。硬件保护模块502与温度检测模块501相连，用于在电池的温度大于阈值时，对电池进行保护。需要说明的是，此处的阈值可以指适于电池进行工作的温度的上限值。硬件保护模块502独立运行，避免了因数字电路例如SPI时序或者控制时序发生故障导致电池管理IC不能起到对电池的保护作用，硬件保护模块502在整个电池管理芯片203电路上电时便开始运行，通过温度检测模块501检测电池电压温度超出设定范围，例如超出适宜电池工作的温度的最大值，便直接发出报警信号。另外，电池管理芯片203中还存在的部分其他模块如图6中所示，图中只是部分模块，并且模块间是部分连接关系。包括=SUB为高性能差动运放电路，对电压温度信号进行预处理；12Bit ADC Ctrl和Coulomb ADC Ctrl是产生高精度基准电路，分别给模拟电路a/d提供电源；M0S Driver为充放电保护电路；电流前置放大电路；模块LD05V和LD021.5v是基准电路。0SC12MHZ和0SC210KHZ是OSC (oscillator，振荡器)振荡电路，为整个数字电路提供基准频率，振动频率分别是2MHZ和10KHZ，是整个电池管理芯片IC电路的脉动心脏；LV POR和LV LVR分别是上电复位电路和掉电复位电路；ef IashController和 SRAM Controller 是 FLASH 存储器和 SRAM 内存；CPUCortex MO 是 32BIT 数字内核；SPICAN UART 12C均为通讯模块。
[0032]在本发明的一个实施例中，电池管理芯片203采集电池的电压、电流、温度等值来估算电池的SOC值。所以多个采样模块202可以包括电压采样模块、电流采样模块等。如图6所示，在本发明的一个实施例中，模数转换电路用于电压温度采样，该电路具有FIR滤波器滤波处理电路的Λ Σ ADC,具有16BIT的分辨率，由电池管理芯片203中的内核控制模块205控制。在本发明的另一个实施例中，电流采样模块由一个运放和一个A/D模数转换器构成，其中运放是一个差分运放，对电流信号进行前置放大。根据SOC算法，对电流进行积分，而在工作过程中电流是脉动的，可以通过电流采样模块先把电流信号转换成数字PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，再对PWM信号进行计数，如此可以控制电流采样的精度。
[0033]在本发明的一个实施例中，多路复用模块204可以为高压多路复用模块204例如:高压开关电路，其内部的电路如图7所示，每节电池电压都可通过多功能MUX(Multiplexer，复用器)加载到总线上，因为电池串联，共模电压很高，所以MUX要高压工艺，整个MUX电路由内核控制模块205控制。另外还包括温度MUX等。
[0034]进一步地，如图6所示，在本发明的一个实施例中，多个放电模块201包括:电阻601和开关602。其中，电阻601的一端与对应单体电池的一端相连。开关602的一端与电阻601的另一端相连，开关602的另一端与对应单体电池的另一端相连，且开关602受电池管理芯片203的控制。开关602可以为三极管或MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金属-氧化层-半导体_场效晶体管)。多个放电模块201对电池进行放电，电池放掉的电能消耗在电阻601上，改变电阻601可改变放电电流。当电阻601阻值较小时，放电电流较大，放电比较快，但是相同的功率，阻值小的电阻601会占用较大的电路面积，且放电快会产生大量的热量，需解决散热的问题。当电阻601阻值较大时，放电电流较小，放电比较慢，相同的功率，阻值大的电阻占用电路面积小，且放电慢，产生的热量也较小。实际电路中需综合考虑均衡效率、电阻601所占面积及均衡时产生的热量，选择合适的放电电阻601。电池由于个体差异，在使用过程中，电池电压出现较大压差，一旦压差不在设定的范围内，多个放电模块201电路就接通，等压差在设定范围内，多个放电模块201就关闭。一旦发现电池的电压差超过设定值，就启动多个放电模块201电路和电压均衡电路。电池均衡是利用电子技术，使锂离子电池的单体电压偏差保持在预期范围内，从而保证每个电池在正常使用时不发生损坏，增加电池寿命。
[0035]如图8所示，为内核控制模块205的功能示意图，内核控制模块205通过多路复用模块204获得电池的参数，例如电压采样参数、电流采样参数、温度采样参数，内核控制模块205根据电池参数进行SOC运算，并输出SOC运算结果，实时更新电池的SOC值。另外内核控制模块205根据运算的SOC结果，生成放电均衡控制指令。其中，放电均衡控制指令可以为电量均衡控制指令。换言之，内核控制模块205根据运算的SOC结果发出电量均衡控制指令，控制多个放电模块201和均衡电路对电池进行放电，直至电池电量在设定的范围。内核控制模块205随时接收上位机的命令，改变自己的工作状态及进入或者退出SLEEP模式，在内核控制模块205处于SLEEP模式时，由看门狗模块301唤醒内核控制模块205。内核控制模块205根据故障检测结果判断是否存在故障，如果发生故障则输出保护信号，控制硬件保护模块502或充放电保护模块对电池进行保护。
[0036]在本发明的实施例中，电池管理装置的工作过程如图9所示，包括以下步骤:
[0037]S901，多个采集模块202采集电池的各项参数。
[0038]多个采样模块202实时采集电池的各项参数，例如采集电池的电压、电流、温度等，并通过多路复用模块204发送给内核控制模块205。
[0039]S902,内核控制模块205根据参数判断是否要进行电量均衡。
[0040]内核控制模块205根据接收到的电池的相关参数，估算电池组的SOC值，判断是否要对电池进行电量均衡并与上位机进行信息交互。其中，对于SOC值的计算可以为内置算法或者用户自己开发。在发明的一个实施例中，SOC的算法有以下两种:一种是内阻跟踪法。具体地，内置电池SOC算法是内核控制模块205中固化的程序，该算法根据采集到的电池的电压、电流、温度及预先存在内核控制模块205内的一些电池参数估算SOC值，实时更新电池的剩余电量。另一种是具有自主学习功能的SOC算法。具体地，如果需要对电池进行电量均衡，则进入步骤S903，如果不需要对电池进行电量均衡，则可以对电池进行故障检测，故障检测是实时的，即进入步骤S904。
[0041 ] S903，对电池组中的电池进行电量均衡。
[0042]内核控制模块205根据SOC值判断需要对电池进行电量均衡，则内核控制模块205发出电量均衡指令，控制多个放电模块201及均衡电路开通，对电池进行放电及均衡，直至电池组中的各个电池单体电量在设定的范围内，达到电量均衡。
[0043]S904，进行故障诊断。
[0044]实时对电池管理装置进行故障诊断，主要诊断电池温度传感器的连线状态或电量均衡功率管的状况是否良好，如果发生故障，则进入步骤S905，如果未检测出故障，则返回步骤S901或进行判断是否进入SLEEP模式。
[0045]S905，保护电路做出反应，对电池进行保护。
[0046]检测发生故障，例如电池温度传感器的连线开路，不能及时检测电池的温度，致使电池温度超出规定的数值范围，则硬件保护模块502做出反应，对电池进行保护，或者电量均衡功率管发生短路，则可能使电池电量失衡，不在设定的电量范围内，则充放电保护电路就会关断电流，同时保护模块向上位机发出信号。
[0047]S906，判断是否进入SLEEP模式。
[0048]电池管理芯片203随时接受上位机的命令，改变自己的工作状态即进入或退出SLEEP模式，如果芯片不需要进入SLEEP模式则返回步骤S901，如果上位机发出电池供电系统进入待机，则电池管理装置进入SLEEP模式，则电池管理芯片203和内核控制模块205均处于SLEEP模式。当内核控制模块205处于SLEEP模式时，可以由看门狗模块301唤醒。
[0049]根据本发明实施例的电池管理装置，通过多个放电模块及均衡电路，可以实现电池的电量均衡,避免电池的过冲或过放,通过硬件保护模块即充放电保护电路可以对电池进行保护。另外，通过看门狗模块可以在深睡眠状态唤醒内核控制模块，降低了供电系统的功耗，方便上位机远程控制。此外，看门狗模块还可以与其他通讯总线结合使用，更加实用。
[0050]下面参照附图描述根据本发明的第二方面实施例提出的电池管理芯片。
[0051]如图2所示，本发明实施例的电池管理芯片包括多路复用模块204和内核控制模块205。其中，多路复用模块204分别与电池管理装置中的多个放电模块201和多个采集模块202相连，多路复用模块204用于将多个采集模块202采集的电池参数发送至内核控制模块205，并根据内核控制模块205的放电均衡控制指令控制对应的放电模块开启。内核控制模块205用于根据电池参数生成放电均衡控制指令。
[0052]如图6所示，在本发明的一个实施例中，多路复用模块204可以为高压多路复用模块例如:高压开关电路，其内部的电路如图7所示，每节电池电压都可通过多功能MUX(Multiplexer，复用器)加载到总线上，因为电池串联，共模电压很高，所以MUX要高压工艺，整个MUX电路由内核控制模块205控制。另外还包括温度复用器等。
[0053]内核控制模块205根据电池参数计算电池荷电状态SOC值，并根据所述电池荷电状态SOC值生成放电均衡控制指令。其中，放电均衡控制指令可以为电量均衡控制指令。
[0054]进一步地，在本发明的一个实施例中，电池管理芯片还包括看门狗模块301，看门狗模块301与内核控制模块205相连，看门狗模块301用于在内核控制模块205处于睡眠状态时接收上位机的控制指令，以及将控制指令转换为预设的电平信号并将预设的电平信号发送至内核控制模块205以唤醒内核控制模块205。在看门狗模块301唤醒内核控制模块205后，由内核控制模块205控制电池管理装置中除内核控制模块205外的模块的电源。如图4所示，在本发明的一个实施例，以与CAN总线通讯为例，在供电系统处于待机状态时，关闭大部分模块电源，只保住电池管理芯片中的内核控制模块205的工作电源，进入系统深度睡眠(SLEEP)，最大程度降低系统功耗。在内核控制模块205进入深度睡眠(SLEEP)模式前，CAN总线通讯收发器的电源也会关闭，即言，不能通过CAN通讯总线唤醒系统功能。但是，可以通过看门狗模块301把上位机的控制信号变换成一个规定的电平信号，通过数据总线例如AHB (Advanced High performance Bus,系统总线)向内核控制模块205申请中断，从而唤醒内核控制模块205，由内核控制模块205依次打开其他各个模块的电源。而上位机只要先发送一些固定码如FFFF，这个固定码的长度根据系统的通信速度和系统的反应速度决定，目的是让内核控制模块205在唤醒后有足够的时间打开所有模块的电源，让各个模块完成复位，这样确保通讯数据不丢失。另外看门狗模块301在正常工作时，可以关闭以减少功耗，只在系统进入深度睡眠状态前打开就行。需要说明的是，看门狗模块301将上位机的指令通过数据总线发送给内核控制模块205从而远程唤醒系统，可以应用于与其他数据通讯例如SPI (Serial Peripheral Interface—串行外设接口)通讯、UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收 / 发送装置)通讯、I2C(Inter-1ntegrated Circuit,两线式串行总线)通讯等。
[0055]进一步地，参照图5所示，在本发明的另一个实施例中，电池管理芯片还包括:温度检测模块501和硬件保护模块502。其中，温度检测模块501用于检测电池的温度。硬件保护模块502与温度检测模块501相连，用于在电池的温度大于阈值时，对电池进行保护。需要说明的是，此处的阈值可以指适于电池进行工作的温度的上限值。硬件保护模块502独立运行，避免了因数字电路例如SPI时序或者控制时序发生故障导致电池管理IC不能起到对电池的保护作用，硬件保护模块502在整个电池管理芯片电路上电时便开始运行，通过温度检测模块501检测电池电压温度超出设定范围，例如电池温度传感器的连线开路，不能及时检测电池的温度，致使电池温度超出规定的数值范围，硬件保护模块502便做出反应，直接发出报警信号，对电池进行保护。另外，电池管理芯片中还存在的部分其他模块及部分连接关系如图6中所示，包括:SUB为高性能差动运放电路，对电压温度信号进行预处理；12Bit ADC Ctrl和Coulomb ADC Ctrl是产生高精度基准电路，分别给模拟电路a/d提供电源；M0S Driver为充放电电路；电流前置放大电路；模块LD05V和LD021.5v是基准电路。0SC12MHZ和0SC210KHZ是0SC(oscillator，振荡器)振荡电路，为整个数字电路提供基准频率，振动频率分别是2MHZ和10KHZ，是整个电池管理芯片IC电路的脉动心脏；LV POR和LV LVR分别是上电复位电路和掉电复位电路；efIashController和SRAM Controller是FLASH存储器和SRAM内存；CPUCortex MO是32BIT数字内核；SPI CAN UART I2C均为通讯模块。
[0056]在本发明的实施例中，由多路复用模块204将采集的电池参数例如电池的电压值、电流值、温度值发送给内核控制模块205，内核控制模块205根据电池参数估算电池的SOC值，发出电量均衡指令，并通过多路复用模块204根据指令控制放电模块对电池进行放电，使电池电量达到均衡。另外内核控制模块205还用于接收上位机的命令，以改变工作状态及进入或退出SLLEP模式。当内核控制模块205处于SLEEP模式时，看门狗模块301接收上位机的命令，并将命令转换成预设的电平信号唤醒内核控制模块205，看门狗模块301在系统正常工作时关闭，只在SLEEP模式开启，如此便降低了系统的功耗。当温度检测模块501检测电池的温度超过阈值时，硬件保护模块502直接进行报警，对电池进行保护。
[0057]综上所述，根据本发明实施例的电池管理芯片，在实现对电池进行电量均衡的同时，在待机状态可以通过看门狗模块对内核控制模块进行远程唤醒，进而打开其他模块电源，降低了供电系统的功耗，看门狗模块还可以应用于多种总线通讯，更加实用。另外，硬件保护模块独立运行，避免了电路故障不能对电池进行保护。
[0058]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0059]在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(R0M)，可擦除可编辑只读存储器(EPR0M或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0060]应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0061]本【技术领域】的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0062]此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0063]上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0064]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0065]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种电池管理装置，其特征在于，包括: 多个放电模块，每个所述放电模块与电池组中的一个单体电池并联，所述电池组中的单体电池通过对应的放电模块进行放电； 多个采集模块，每个所述采集模块与所述电池组中的一个单体电池相连，所述采集模块用于采集所述单体电池的电池参数； 电池管理芯片，所述电池管理芯片包括多路复用模块和内核控制模块，其中， 所述多路复用模块，所述多路复用模块分别与所述多个放电模块和多个采集模块相连，所述多路复用模块用于将所述电池参数发送至所述内核控制模块，并根据所述内核控制模块的放电均衡控制指令控制对应的放电模块开启；以及 所述内核控制模块，所述内核控制模块用于根据所述电池参数生成放电均衡控制指令。
2.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述内核控制模块根据所述电池参数计算电池荷电状态SOC值，并根据所述电池荷电状态SOC值生成所述放电均衡控制指令。
3.如权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，所述放电均衡控制指令为电量均衡控制指令。
4.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述电池管理芯片还包括: 看门狗模块，所述看门狗模块与所述内核控制模块相连，所述看门狗模块用于在所述内核控制模块处于睡眠状态时接收上位机的控制指令，以及将所述控制指令转换为预设的电平信号并将所述预设的电平信号发送至所述内核控制模块以唤醒所述内核控制模块。
5.如权利要求4所述的电池管理装置，其特征在于，在所述看门狗模块唤醒所述内核控制模块后，由所述内核控制模块控制所述电池管理装置中除所述内核控制模块外的模块的电源。
6.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述内核控制模块还用于接收上位机的命令，以改变工作状态及进入或退出SLLEP模式。
7.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述多路复用模块为高压多路复用模块。
8.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述电池管理芯片还包括: 温度检测模块，用于检测电池的温度； 硬件保护模块，所述硬件保护模块与所述温度检测模块相连，用于在所述电池的温度大于阈值时，对所述电池进行保护。
9.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述放电模块包括: 电阻，所述电阻的一端与对应单体电池的一端相连； 开关，所述开关的一端与所述电阻的另一端相连，所述开关的另一端与所述对应单体电池的另一端相连，且所述开关受所述电池管理芯片的控制。
10.如权利要求9所述的电池管理装置，其特征在于，所述开关为三极管或金属-氧化层-半导体-场效晶体管M0SFET。
11.一种电池管理芯片，其特征在于，包括多路复用模块和内核控制模块，其中， 所述多路复用模块，所述多路复用模块分别与电池管理装置中的多个放电模块和多个采集模块相连，所述多路复用模块用于将所述多个采集模块采集的电池参数发送至所述内核控制模块，并根据所述内核控制模块的放电均衡控制指令控制对应的所述放电模块开启;所述内核控制模块，所述内核控制模块用于根据所述电池参数生成放电均衡控制指令。
12.如权利要求所述的电池管理芯片，其特征在于，所述内核控制模块根据所述电池参数计算电池荷电状态SOC值，并根据所述电池荷电状态SOC值生成所述放电均衡控制指令。
13.如权利要求12所述的电池管理芯片，其特征在于，所述放电均衡控制指令为电量均衡控制指令。
14.如权利要求11所述电池管理芯片，其特征在于，还包括: 看门狗模块，所述看门狗模块与所述内核控制模块相连，所述看门狗模块用于在所述内核控制模块处于睡眠状态时接收上位机的控制指令，以及将所述控制指令转换为预设的电平信号并将所述预设的电平信号发送至所述内核控制模块以唤醒所述内核控制模块。
15.如权利要求14所述的电池管理装置，其特征在于，在所述看门狗模块唤醒所述内核控制模块后，由所述 内核控制模块控制所述电池管理装置中除所述内核控制模块外的模块的电源。
16.如权利要求11所述的电池管理装置，其特征在于，所述内核控制模块还用于接收上位机的命令，以改变工作状态及进入或退出SLLEP模式。
17.如权利要求11所述电池管理芯片，其特征在于，所述多路复用模块为高压多路复用模块。
18.如权利要求11所述的电池管理芯片，其特征在于，所述电池管理芯片还包括: 温度检测模块，用于检测电池的温度； 硬件保护模块，所述硬件保护模块与所述温度检测模块相连，用于在所述电池的温度大于阈值时，对所述电池进行保护。
【文档编号】H02J7/00GK103915862SQ201210591764
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】潘金龙, 何志强, 杨云 申请人:比亚迪股份有限公司