级联通信装置和方法以及电池管理系统与流程

本发明涉及电子电路，更具体地，涉及用于多个节点设备的级联通信装置和方法以及电池管理系统。

背景技术：

1、在电池管理系统之类的应用场景中，多个均衡模块与多个电池组相连接，分别对相应电池组中的多个单体电池进行电压均衡，以保持所述多个单体电池的一致性。模拟前端(afe)和多个均衡模块组成级联通信系统。在使用状态下多个电池组彼此串联连接，各自的参考地电位不同，多个均衡模块分别具有相应电池组的参考地电位。因此，在多个均衡模块之间不能采用总线通信协议，而是采用级联通信方案。在级联通信方案中，模拟前端(afe)作为上位设备，多个均衡模块作为节点设备，在上位设备和节点设备之间实现级联数据通信。在上位机发送数据时，沿着上行链路将数据从一个节点设备传送至另一个节点设备。在上位机接收数据时，沿着下行链路将数据从一个节点设备传送至另一个节点设备。

2、一种现有的级联通信方案是基于模拟器件公司(缩写为adi)私有协议的差分异步级联通信方案。该差分异步级联通信方案使用差分通信接口，以及利用差分信号传输数据可以提高抗干扰能力。然而，采用级联差分通信，要求通信双方都支持该协议，对于模拟前端与均衡模块之间的通信，要求模拟前端预留该通信协议接口。由于需要符合adi私有协议，因此，现有的模拟前端都没有预留该通信协议接口。此外，级联差分通信采用异步通信方式，对通信模块之间的时钟精度要求较高，通常需要时钟精度在±2％以内。最后，级联差分通信方式的电路结构较为复杂，成本较高。

3、另一种现有的级联通信方案是采用菊链拓朴的点对点通信方案。多个节点设备连接成线性链路，其中，每个节点设备作为发送和接收装置，可以实现任意节点设备之间的通信。采用点对点通信设备无需上位节点协调通信，但节点设备自身的设计复杂且耗电量大。进一步改进的级联通信方案是采用菊链拓朴的同步通信方案，其中，采用上行时钟信号同步接收上行数据信号，采用上行时钟信号的补偿信号同步接收下行数据信号。该同步通信方案对通信模块之间的时钟精度要求较低，可以节省电路成本和降低功耗，主要缺点是需要根据节点设备的数量预设补偿量，因此难以灵活地支持大量的节点设备。而且，随着节点设备的数量增加，时钟信号和数据信号的失真将导致多级数据传输的可靠性劣化。

4、因此，期望进一步改进级联通信方案以支持公有协议接口以及提高多级数据传输的可靠性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种级联通信装置和方法以及电池管理系统，从而解决上述现有技术中提到的技术问题。

2、根据本发明的一方面，提供一种级联通信装置，包括：

3、第一接口，用于在上行模式中接收数据和在下行模式中发送数据，以及接收第一时钟信号；

4、第二接口，用于在上行模式中发送数据和在下行模式中接收数据，以及发送第二时钟信号；

5、边沿检测模块，用于检测所述第一时钟信号的边沿；

6、时钟产生模块，根据所述第一时钟信号的边沿产生所述第二时钟信号；以及

7、数据处理模块，用于根据所述第一时钟信号和所述第二时钟信号对所述接收数据进行数据重构以产生所述发送数据。

8、可选地，在上行模式中，所述数据处理模块逐位转发数据，在下行模式中，所述处理模块逐字节转发数据。

9、可选地，在所述第一时钟信号的边沿，所述第一时钟信号从第一电平翻转至第二电平，所述时钟产生模块在所述第一时钟信号的边沿之后延迟至所述第一电平阶段产生所述第二时钟信号的相应边沿。

10、可选地，所述第二时钟信号的下降沿相对于所述第一时钟信号的下降沿的延迟时间t1表示为：

11、(n-1)*tclk+tl<t1<n*tclk，

12、其中，tclk表示所述第一时钟信号的时钟周期，tl表示所述第一时钟信号的低电平阶段，n是大于等于1的任意整数。

13、可选地，所述第二时钟信号的上升沿相对于所述第一时钟信号的上升沿的延迟时间t2表示为：

14、(n-1)*tclk+th<t2<n*tclk，

15、其中，tclk表示所述第一时钟信号的时钟周期，th表示所述第一时钟信号的高电平阶段，n是大于等于1的任意整数。

16、可选地，电平转换模块，所述电平转换模块与所述数据处理模块相连接，

17、其中，所述电平转换模块用于将接收数据的参考地电位转换成本级的参考地电位，或者将发送数据的参考地电位转换成下一级的参考地电位。

18、可选地，所述第一接口和所述第二接口符合i2c协议或spi协议。

19、根据本发明另一方面，提供了一种级联通信方法，包括：

20、检测第一时钟信号的边沿；

21、根据所述第一时钟信号的边沿产生第二时钟信号；以及

22、根据所述第一时钟信号和所述第二时钟信号对接收数据进行数据重构以产生所述发送数据。

23、可选地，在上行模式中逐位转发数据，在下行模式中逐字节转发数据。

24、可选地，在所述第一时钟信号的边沿，所述第一时钟信号从第一电平翻转至第二电平，所述时钟产生模块在所述第一时钟信号的边沿之后延迟至所述第一电平阶段产生所述第二时钟信号的相应边沿。

25、可选地，所述第二时钟信号的下降沿相对于所述第一时钟信号的下降沿的延迟时间t1表示为：

26、(n-1)*tclk+tl<t1<n*tclk，

27、其中，tclk表示所述第一时钟信号的时钟周期，tl表示所述第一时钟信号的低电平阶段，n是大于等于1的任意整数。

28、可选地，所述第二时钟信号的上升沿相对于所述第一时钟信号的上升沿的延迟时间t2表示为：

29、(n-1)*tclk+th<t2<n*tclk，

30、其中，tclk表示所述第一时钟信号的时钟周期，th表示所述第一时钟信号的高电平阶段，n是大于等于1的任意整数。

31、可选地，将接收数据的参考地电位转换成本级的参考地电位，或者

32、将发送数据的参考地电位转换成下一级的参考地电位。

33、根据本发明另一方面，提供了一种电池管理系统，用于多个电池组的电池状态管理，所述多个电池组各自包括多个单体电池，所述多个电池组串联连接以提供供电电压，所述电池管理系统包括：

34、多个均衡模块，与所述多个电池组分别连接，用于对相应电池组中的多个单体电池进行电压均衡以保持所述多个单体电池的一致性；

35、模拟前端，与所述多个均衡模块相连接，用于经由所述多个均衡模块获得所述多个单体电池的状态参数；以及

36、控制器，与所述模拟前端相连接，用于根据所述状态参数产生均衡控制信号，

37、其中，所述多个均衡模块分别包括根据权利要求1至7任一项所述的级联通信装置。

38、可选地，所述多个均衡模块分别作为级联通信系统的多个节点设备，并且分别具有与所述多个电池组相对应的参考地电位。

39、可选地，所述级联通信装置包括：电平转换模块，用于将发送数据的参考地电位转换成所述多个节点设备中的下一级节点设备的参考地电位；或者，用于将接收数据的参考地电位转换成所述多个节点设备中的本级节点设备的参考地电位。

40、本发明的有益效果至少包括：

41、根据本发明实施例的级联通信装置，其中，第一接口和第二接口具有双向数据通道和单向时钟通道。因而，可以使用基于公有协议的串行同步接口组成级联通信系统，级联通信装置的接口兼容性强，有利于广泛应用以及降低接口成本。在级联通信系统中，多个节点设备分别包括级联通信装置，经由级联通信装置相连接以实现串行同步级联通信方案。因而，级联通信装置的时钟精度要求低，电路结构简单，有利于降低电路成本。该级联通信装置中的边沿检测模块和时钟产生模块一起产生延迟的校正时钟信号。多个节点设备的级联通信装置逐级进行时钟校正，使得时钟信号在多级级联传输后不失真。级联通信装置基于延迟的时钟信号重构传输数据，因而可以提高多级数据传输的可靠性以及在级联通信系统支持更多数量的节点设备。

42、在优选的实施例中，级联通信装置包括电平转换模块，用于将接收数据和接收时钟的参考地电位转换成本级的参考地电位，或者将发送数据和发送时钟的参考地电位转换成下一级的参考地电位。在电池管理系统中，多个均衡模块作为级联通信系统的节点设备分别包括级联通信装置。多个均衡模块的参考地电位分别与相应的电池组的参考地电位相对应。级联通信装置采用电平转换模块以解决多级级联系统中的参考地电位不同的问题，因而，可以在在电池管理系统中可以支持更多数量的均衡模块，以满足大功率电池模组的多级级联通信需求。