CN110896158A - 电池管理***、电池管理单元和待管理单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池管理***、电池管理单元和待管理单元。该电池管理***包括:至少两个第一无线通信模块,每个第一无线通信模块与电池管理单元连接,第一无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元待管理的每个待管理单元连接;多个待管理单元,每个待管理单元通过无线连接方式与至少两个第一无线通信模块连接,以使待管理单元通过至少两条通路与电池管理单元通信。本发明实施例提供的电池管理***、电池管理单元和待管理单元,提高了电池管理***中通信的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域,尤其涉及一种电池管理***、电池管理单元和电池管理单元的待管理单元。
背景技术
现有电池管理***(Battery Management System,BMS)包括:电池管理单元(Battery Management Unit,BMU)、电芯管理单元(Cell Measurement Circuit,CMC)、状态传感单元以及一些电控制器件,其中状态传感单元包括电流传感器、压力传感器、湿度传感器、烟雾传感器等器件中的一种或多种。
BMU作为BMS的核心控制单元,负责与整车通讯/诊断、标定、充电控制、碰撞信号监控、高压互锁、热管理、高压采样、高压绝缘监测、高压继电器驱动、高压继电器诊断、高压预充控制、管理电流传感器和管理CMC、计算电池荷电状态(State of Charge,SOC)和计算电池寿命状态(State of Health,SOH)、管理电池状态及应用策略等。
CMC包括采样电路和均衡电路,采样电路采集电池模组内的电芯电压、电池模组温度及均衡电路温度等数据。CMC采集的数据通过有线通信传输至BMU,BMU下发均衡指令给CMC进行执行。状态传感单元采集电池模组或电池包的电流、压力、湿度以及烟雾量等状态数据,并将采集的状态数据通过有线通信传输至BMU。
但是,BMU与CMC、状态传感单元等器件进行有线通信时,有线线束的接触不良或有线线束的使用寿命较短等因素容易导致电池管理***中出现通信中断,降低了电池管理***中通信的可靠性。
发明内容
本发明实施例一种电池管理***、电池管理单元和待管理单元,提高了电池管理***中通信的可靠性。
根据本发明实施例的一方面,提供一种电池管理***,该***包括:
至少两个第一无线通信模块,每个第一无线通信模块与电池管理单元连接,第一无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元待管理的每个待管理单元连接;
多个待管理单元,每个待管理单元通过无线连接方式与至少两个所述第一无线通信模块连接,以使待管理单元通过至少两条通路与电池管理单元通信。
在一个实施例中,待管理单元包括以下单元中的至少一种:
电芯管理单元、电流检测器、压力检测器、湿度检测器、烟雾检测器。
在一个实施例中,待管理单元包括第二无线通信模块;
第二无线通信模块通过无线连接方式与每个第一无线通信模块连接。
在一个实施例中,第一无线通信模块包括低功耗蓝牙电路或紫蜂无线通信电路;
第二无线通信模块包括低功耗蓝牙电路或紫蜂无线通信电路。
在一个实施例中,每个第一无线通信模块均与同一个电池管理单元连接。
在一个实施例中,每个第一无线通信模块与不同的电池管理单元连接。
在一个实施例中,第一无线通信模块包括第一天线;
其中,至少一个第一天线设置于与第一天线对应的电池管理单元的印刷电路板外。
在一个实施例中,第二无线通信模块包括第二天线,
其中,至少一个第二天线设置于第二天线对应的待管理单元的印刷电路板外。
根据本发明实施例的再一方面,提供一种电池管理单元,电池管理单元包括至少两个无线通信模块,无线通信模块通过无线连接方式与待管理单元连接,以使待管理单元通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信。
根据本发明实施例的再一方面,提供一种电池管理单元的待管理单元,待管理单元包括无线通信模块,无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元连接,以使待管理单元通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信。
根据本发明实施例提供的电池管理***、电池管理单元和电池管理单元的待管理单元,通过利用电池管理单元中包括的至少两个无线通信模块,使待管理单元可以通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信,提高了电池管理***通信的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明第一实施例提供的电池管理***的结构示意图;
图2示出根据本发明第二实施例提供的电池管理***的结构示意图;
图3示出根据本发明第三实施例提供的电池管理***的结构示意图;
图4示出根据本发明实施例提供的电芯管理单元的结构示意图;
图5示出根据本发明第四实施例提供的电池管理***的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明,并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
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。
下面首先结合附图对本发明实施例提供的电池管理***进行详细说明。
图1示出根据本发明一实施例提供的电池管理***的结构示意图。如图1所示,该电池管理***包括:
两个第一无线通信模块,每个第一无线通信模块与电池管理单元连接,第一无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元待管理的每个待管理单元连接。
多个待管理单元,每个待管理单元与至少两个第一无线通信模块无线连接,以使待管理单元通过两条通路与电池管理单元通信。
如图1所示,电池管理***包括第一无线通信模块M1和第一无线通信模块M2和多个待管理单元S1、S2……Sk。其中,k大于等于1。图1中每个第一无线通信模块与每个待管理单元之间的虚线代表第一无线通信模块与待管理单元通过无线方式连接。
在本发明的实施例中,第一无线通信模块M1和第一无线通信模块M2均与同一个电池管理单元连接。并且,电池管理单元BMU包括第一无线通信模块M1和第一无线通信模块M2。其中,第一无线通信模块M1和第一无线通信模块M2可接收相同的通信信息,也可接收不同的通信信息。
在本发明的实施例中,电池管理单元BMU用于管理多个待管理单元S1、S2……Sk。BMU可接收多个待管理单元上传的数据,也可以向每个待管理单元下发控制指令。待管理单元用于采集电池管理***中的数据,并将数据上传至电池管理单元,也可接收BMU下发的控制指令。对于待管理单元上传的数据和控制指令的内容,在此不做限制。
在本发明的实施例中,待管理单元包括以下单元中的至少一种:电芯管理单元、电流检测器、压力检测器、湿度检测器、烟雾检测器。对于待管理单元的种类和数量,在此不做限定。
其中,电芯管理单元用于管理一个电池模组,可获取监控的电池模组的电芯电压、温度、故障信息等信息。电流传感器,用于检测电池包的输入电流或输出电流。压力传感器,用于检测电池包中一个电池模组或多个电池模组的压力。湿度传感器,用于检测电池包的湿度。烟雾传感器,用于检测电池包空气中的某些物质的颗粒浓度。
本发明实施例提供的电池管理***,通过BMU中包括的两个第一无线通信模块,待管理单元可以通过两条无线通信链路与BMU通信。当一条无线通信链路受到干扰后,另一条无线通信链路还可正常工作,避免了有线线束造成的通信中断问题,提高了电池管理***中通信的可靠性。
在本发明的实施例中,将第一无线通信模块设置于BMU内,即将第一无线通信模块和BMU设置在同一印刷电路上,可以降低成本并节省空间。
在本发明的一些实施例中,电池管理***还可以包括两个以上的第一无线通信模块,每个第一无线通信模块与电池管理单元连接,第一无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元待管理的每个待管理单元连接。每个待管理单元与至少两个第一无线通信模块无线连接,以使待管理单元通过至少两条通路与电池管理单元通信。当待管理单元与电池管理单元的一条通路受到干扰时,其他通路还可正常工作,提升了电池管理***中通信的可靠性。
图2示出根据本发明另一实施例提供的电池管理***的结构示意图。如图2所示,电池管理***包括第一无线通信模块M1、第一无线通信模块M2和多个待管理单元。
在该实施例中,BMU包括第一无线通信模块M1、第一无线通信模块M2、微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)和数据传输电路。
其中,每个第一无线通信模块均包括依次连接的中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)和射频通信电路。第一无线通信模块M1的CPU以及第一无线通信模块M2的CPU均与数据传输电路连接,数据传输电路与MCU连接。其中,数据传输电路用于微控制单元与每个第一无线通信模块之间的数据传输。
如图2所示,第一无线通信模块M1中的射频通信电路包括第一天线L1,第一天线L1与每个待管理单元之间的虚线,代表第一天线L1通过无线连接方式与每个待管理单元连接。第一无线通信模块M2中的射频通信电路包括第一天线L2,第一天线L2与每个待管理单元之间的虚线,代表第一天线L2通过无线连接方式与每个待管理单元连接。
在该实施例中,BMU还包括高频晶体电路、低频晶体电路和电源电路。电源电路用于对第一无线通信模块M1和第一无线通信模块M2进行供电。高频晶体电路与第一无线通信模块中的射频通信电路连接,低频晶体电路与第一无线通信模块中的CPU连接。
在该实施例中,第一天线L1与每一个待管理单元均可建立一条无线通信链路,第一天线L2与每个待管理单元均可建立另一条无线通信链路。也就是说,每一个待管理单元可以通过两条无线通信链路与BMU通信,提高了电池管理***中通信的可靠性。
在本发明的一些实施例中,射频通信电路可以为低功耗蓝牙电路或紫蜂无线通信电路。
在本发明的实施例中,第一无线通信模块M1、第一无线通信模块M2、MCU和数据传输电路集成在同一印刷电路板(Printed Circuit Board Assembly,PCBA)上,该印刷电路板为BMU的PCBA板。
如图2所示,第一天线L1为板内天线,也就是说第一天线L1设置于BMU的PCBA板内部。第一天线L2为板外天线,设置于BMU的PCBA板外。其中,第一天线L2可以利用线缆与BMU的PCBA板连接。
由于待管理单元向第一无线通信模块传输数据时,随着传播距离的增加会造成无线信号的衰减,以使第一无线通信模块无法接收待管理单元发送的数据。在该实施例中,通过利用线缆将第一天线L2设置于BMU的PCBA板外,减少待管理单元与第一天线L2之间的距离,保证第一天线L2能够接收待管理单元发送的数据,进一步增加了通信的可靠性。
在本发明的实施例中,若电池管理***包括n个第一无线通信模块,且每一个无线通信模块均包括第一天线,即电池管理***包括n个第一天线。为了进一步提升通信的可靠性,可将n个天线中的至少一个天线设置于BMU的PCBA板外。第一天线对应的电池管理单元的印刷电路板是指与该第一天线对应的第一无线通信模块连接的电池管理单元的印刷电路板。
在本发明的实施例中,任一第一天线可以设置于BMU的PCBA板外或BMU的PCBA板内,具体可根据实际应用需求进行设置,本发明实施例不做具体限制。对于在BMU的PCBA板外设置的第一天线的安装位置,可根据电池包和电池模组的结构进行确定。
图3示出本发明再一实施例提供的电池管理***的结构示意图。图3示出图2中的待管理单元的示意结构。
如图3所示,每一个待管理单元均包括第二无线通信模块。具体地,待管理单元S1包括第二无线通信模块N1,待管理单元S2包括第二无线通信模块N2……待管理单元Sk包括第二无线通信模块Nk。其中,每一个第二无线通信模块均包括CPU和射频通信电路。其中,每一个射频通信电路中均包括第二天线。
图3中第一天线与第二天线之间的虚线,代表每一个待管理单元中的第二天线通过无线连接方式分别与第一无线通信模块中的第一天线L1和第一无线通信模块中的第一天线L2连接。
其中,待管理单元还包括高频晶体电路和低频晶体电路,高频晶体电路与第二无线通信模块中的射频通信电路连接,低频晶体电路与第二无线通信模块中的CPU连接。
在该实施例中,当第二无线通信模块接收第一无线通信模块传输的数据时,为了保证第二无线通信模块的第二天线能够接收具有足够强度的无线信号,可将至少一个第二天线设置于该第二天线对应的待管理单元的印刷电路板外。第二天线对应的待管理单元的印刷电路板是指与该第二天线所对应的第二无线通信模块连接的待管理单元的印刷电路板。作为一个示例,可将第二天线L1'设置于待管理单元S1的印刷电路板外、将第二天线L2'设置于待管理单元S2的印刷电路板外以及将第二天线Lk'设置于待管理单元Sk的印刷电路板外。
作为一个示例,待管理单元可以为CMC,图4示出CMC的结构示意图。CMC包括采样和均衡电路、电源电路、无线通信模块、数据传输电路、高频晶体电路和低频晶体电路。CMC的无线通信模块包括相互连接的CPU和射频通信电路,射频通信电路包括天线。其中,CPU与数据传输电路连接,采样和均衡电路与数据传输电路连接。高频晶体电路与射频通信电路连接,CPU与低频晶体电路连接。
其中,CMC的采样和均衡电路与电池模组中的电芯连接,用于监测电池模组。CMC中的采样和均衡电路直接从电池模组的正负极进行取电。采样和均衡电路包括采样电路和均衡电路。采样电路用于采集电池模组的电芯电压、电池模组温度及均衡电路温度。均衡电路可为主动均衡电路或被动均衡电路。被动均衡是指通过电阻耗散能量已达到模组内的电芯容量达到一范围内的均衡。主动均衡是指通过能量转移实现的均衡技术。
从电池模组正负极取电后,需要通过电源电路进行降压处理后再连接到CMC的无线通信模块,以供CMC的无线通信模块工作。采样均衡电路与无线通信模块可以使用通信协议进行传输数据,例如通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,URAT)通信协议、同步串行接口(Synchronous Serial Interface,SSI)通信协议、两线式串行总线(Inter-Integrated Circuit,I2C)通信协议、集成电路内置音频总线(Inter—IC Sound,I2S)通信协议等。由于待管理单元的PCBA板上只有电池模组的正负极做电源,高低压侧无电气连接,电路框架更为简单。
如图3所示,两个待管理单元之间的虚线代表两个待管理单元通过无线连接方式连接。其中,在本发明的实施例中,任意两个待管理单元之间均通过无线连接方式连接。需要说明的是,图3仅是示意图,并未标出待管理单元之间所有的无线连接方式。
在本发明的实施例中,任意两个待管理单元之间无线连接是为了进一步提高通信的可靠性。作为一个示例,当待管理单元S1无法与M1通信时,可从S2……Sk选取一个既能够与M1正常通信,也能够与S1正常通信的目标待管理单元。利用目标待管理单元转发待管理单元S1与M1之间的数据,使S1与M1之间建立间接通信,从而进一步提升通信的可靠性。另外,BMU还可以通过目标待管理单元向S1发送频率更改信息,使S1更改通信频率。S1与M1可以在更改后的频率下与M1重新建立通信,提升通信的可靠性。
在本发明的一些实施例中,BMU与电池包内各功能模块无线束连接,电池模组的安装将不再受线束设计的影响,模组安装更为灵活。电池管理***中没有线束则就不需要压接端子、导线和接插件,从而避免端子压接不一致,压接端子长时间振动后与线束和插头接触不良,以及线束的老化失效等问题,提高通信的可靠性。
在本发明的一些实施例中,电池管理***中的所有待管理单元可以全部与BMU进行无线通信,也可以一部分待管理单元与BMU无线通信,而另一部分待管理单元与BMU有线通信。对于只有部分待管理单元与BMU无线通信的电池管理***,与BMU进行无线通信的待管理单元也可以通过两条无线通信链路与BMU连接,以提高电池管理***中通信的可靠性。
图5示出本发明再一实施例提供的电池管理***。图5所示的电池管理***与图1所示的电池管理***的不同之处在于:
图5中的每一个第一无线通信模块均与不同的电池管理单元连接。其中,第一无线通信模块M1与BMU1连接,第一无线通信模块M2与BMU2连接。在该实施例中,BMU1包括第一无线通信模块M1,BMU2包括第一无线通信模块M2。其中,两个电池管理单元可接收相同的通信信息,也可接收不同的通信信息。
图5中第一无线通信模块与待管理单元之间的虚线,代表第一无线通信模块与待管理单元通过无线连接方式连接。也就是说,第一无线通信模块M1通过无线连接方式与每个待管理单元连接,第一无线通信模块M2通过无线连接方式与每个待管理单元连接。
在本发明的实施例中,BMU1和BMU2均用于管理多个待管理单元S1、S2……Sk。BMU1和BMU2均可接收多个待管理单元上传的数据,也均可以向每个待管理单元下发控制指令。其中,BMU1和BMU2可以为具有相同结构的电池管理单元。
在本发明的实施例中,待管理单元包括以下单元中的至少一种:电芯管理单元、电流检测器、压力检测器、湿度检测器、烟雾检测器。对于待管理单元的种类和数量,在此不做限定。
在本发明的实施例中,通过第一无线通信模块M1可以建立每个待管理单元与BMU1之间的无线通信链路,通过第一无线通信模块M2可以建立每个待管理单元与BMU2之间的无线通信链路。也就是说,每个待管理单元与两个第一无线通信模块连接,使每个待管理单元均可以通过两条无线通信链路与BMU通信。当待管理单元的一条无线通信链路受到干扰后,另一条无线通信链路还可正常工作,增强了电池管理***中通信的抗干扰能力,提高了电池管理***中通信的可靠性。
在本发明的一些实施例中,电池管理***还可以包括两个以上的第一无线通信模块,每个第一无线通信模块均与不同的BMU连接。第一无线通信模块通过无线连接方式与每个待管理单元连接。每个待管理单元与至少两个第一无线通信模块无线连接,以使每个待管理单元可以通过至少两条通路与BMU通信。当一条通路受到干扰后,其他的通路还可正常工作,极大的增强了电池管理***中通信的可靠性。
本发明实施例中的两个BMU与图2中所示的BMU相类似,在此不再赘述。
在本发明的实施例中,与图3中所示的电池管理***相似,图5中的任意两个待管理单元之间也可以通过无线连接方式连接,以进一步提高通信的可靠性。
在本发明的实施例中,电池管理***中BMU与待管理单元也可以集成在同一PCBA板上。
本发明实施例还提供一种电池管理单元,电池管理单元包括至少两个无线通信模块,无线通信模块通过无线连接方式与待管理单元连接,以使待管理单元通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信。
本发明实施例中的电池管理单元的细节与图2中的电池管理单元相类似,在此不再赘述。
本发明实施例提供的电池管理单元包括至少两个无线通信模块,以使待管理单元可以通过至少两条无线通信链路与电池管理单元进行通信,保证了通信的可靠性。
本发明实施例还提供一种电池管理单元的待管理单元,待管理单元包括无线通信模块,无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元连接,以使待管理单元通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信。
本发明实施例提供的电池管理单元的待管理单元的细节与图3中的待管理单元相类似,在此不再赘述。
本发明实施例提供的电池管理单元的待管理单元,可以通过至少两条无线通信链路与电池管理单元通信,在一条无线通信链路出现异常的情况下,另一条无线通信链路可正常工作,提高了电池管理单元的待管理单元通信的可靠性。
还需要说明的是,本发明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***。但是,本发明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。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的***、模块和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。应理解,本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池管理***,所述***包括:
至少两个第一无线通信模块,每个所述第一无线通信模块与电池管理单元连接,所述第一无线通信模块通过无线连接方式与所述电池管理单元待管理的每个待管理单元连接;
多个所述待管理单元,每个所述待管理单元通过无线连接方式与至少两个所述第一无线通信模块连接,以使所述待管理单元通过至少两条通路与所述电池管理单元通信。
2.根据权利要求1所述的电池管理***,其特征在于,所述待管理单元包括以下单元中的至少一种:
电芯管理单元、电流检测器、压力检测器、湿度检测器、烟雾检测器。
3.根据权利要求1所述的电池管理***,其特征在于,所述待管理单元包括第二无线通信模块;
所述第二无线通信模块通过无线连接方式与每个所述第一无线通信模块连接。
4.根据权利要求3所述的电池管理***,其特征在于,所述第一无线通信模块包括低功耗蓝牙电路或紫蜂无线通信电路;
所述第二无线通信模块包括低功耗蓝牙电路或紫蜂无线通信电路。
5.根据权利要求1所述的电池管理***,其特征在于,每个所述第一无线通信模块均与同一个电池管理单元连接。
6.根据权利要求1所述的电池管理***,其特征在于,每个所述第一无线通信模块与不同的电池管理单元连接。
7.根据权利要求5或6所述的电池管理***,其特征在于,所述第一无线通信模块包括第一天线;
其中,至少一个第一天线设置于与所述第一天线对应的电池管理单元的印刷电路板外。
8.根据权利要求3所述的电池管理***,其特征在于,所述第二无线通信模块包括第二天线,
其中,至少一个第二天线设置于所述第二天线对应的待管理单元的印刷电路板外。
9.一种电池管理单元,其特征在于,所述电池管理单元包括至少两个无线通信模块,所述无线通信模块通过无线连接方式与待管理单元连接,以使所述待管理单元通过至少两条无线通信链路与所述电池管理单元通信。
10.一种电池管理单元的待管理单元,其特征在于,所述待管理单元包括无线通信模块,所述无线通信模块通过无线连接方式与电池管理单元连接,以使所述待管理单元通过至少两条无线通信链路与所述电池管理单元通信。
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