CN220171421U - 电池管理***的通讯唤醒电路及芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池管理***的通讯唤醒电路及芯片，通讯唤醒电路包括MCU、LDO、隔离器、第一电容和第一电阻，MCU包括电源引脚、第一唤醒引脚、控制单元、信号检测单元及第一开关，控制单元与信号检测单元及第一开关电连接，信号检测单元通过第一开关与第一唤醒引脚电连接；电源引脚通过LDO与电池电连接；LDO通过隔离器与第一电容电连接，第一电容与第一唤醒引脚电连接，第一电阻的两端分别与差分通讯总线电连接，当差分通讯总线传输数据时，第一电阻产生差分电压驱动隔离器导通，LDO为第一电容充电以控制第一唤醒引脚产生第一唤醒信号，控制单元控制MCU进入唤醒状态；控制单元还控制第一开关导通或断开。

Description

电池管理***的通讯唤醒电路及芯片

技术领域

本实用新型涉及电池管理***领域，特别涉及一种电池管理***的通讯唤醒电路及芯片。

背景技术

在电动汽车、储能等新能源电池领域需要使用电池管理***(BatteryManagement System，BMS)监控电池健康状态，对电池充放电进行保护。在锂电池***长途运输、存储、非工作状态需要进入休眠模式降低功耗，休眠模式下需要保持通过电平或通讯唤醒的能力。

目前常规的通讯唤醒方案有恩智浦(NXP)的控制器局域网(Controller AreaNetwork,CAN)芯片如TJA1043，TJA1145等，德州仪器(TI)的CAN芯片如TCAN1043，TCAN1145等，此类CAN唤醒芯片一般用于12V***，其最大耐压一般低于40V，且价格偏贵。在储能多电池并机使用场景，当某一电池箱电芯严重过放，通讯总线上其他电池箱仍持续发送数据，导致BMS不能进入休眠模式。同时基站储能一般使用RS485总线，以上CAN通讯唤醒方案不适用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的电池管理***的通讯唤醒方案只能适用12V***、只支持CAN通讯不适用RS485总线、不支持通讯有效时仍能进入休眠模式的缺陷，提供一种电池管理***的通讯唤醒电路及芯片。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供了一种电池管理***的通讯唤醒电路，包括电池管理***的MCU(微控制单元)，所述MCU包括电源引脚、第一唤醒引脚、控制单元、信号检测单元及第一开关，所述控制单元分别与所述信号检测单元以及所述第一开关电连接，所述信号检测单元通过所述第一开关与所述第一唤醒引脚电连接；

所述通讯唤醒电路还包括LDO(低压差线性稳压器)，所述电源引脚通过所述LDO与电池电连接；

所述通讯唤醒电路还包括隔离器、第一电容和第一电阻，所述LDO通过所述隔离器与所述第一电容电连接，所述第一电容还与所述第一唤醒引脚电连接，所述第一电阻的两端分别与所述电池管理***的差分通讯总线的两端电连接，所述隔离器还与所述第一电阻并联；

当所述差分通讯总线传输数据时，所述第一电阻用于产生差分电压，所述差分电压用于驱动所述隔离器导通，所述LDO用于通过所述隔离器为所述第一电容充电，所述第一电容用于在电压达到所述第一唤醒引脚的高电平阈值时控制所述第一唤醒引脚产生第一唤醒信号，所述信号检测单元用于在所述第一开关导通时检测到所述第一唤醒信号并将所述第一唤醒信号传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据所述第一唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态；

所述控制单元还用于控制所述第一开关导通或断开。

优选地，所述MCU还包括第二唤醒引脚，所述信号检测单元与所述第二唤醒引脚电连接；

所述通讯唤醒电路还包括按钮开关、第二电阻和第三电阻；

所述第二唤醒引脚分别与所述按钮开关和所述第二电阻电连接，所述第二电阻接地，所述按钮开关通过所述第三电阻与所述电池电连接；

所述按钮开关用于在导通后控制所述第二唤醒引脚产生第二唤醒信号，所述信号检测单元用于检测到所述第二唤醒信号后将所述第二唤醒信号传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据所述第二唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态。

优选地，所述通讯唤醒电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述电池电连接、负极与所述LDO电连接。

优选地，所述通讯唤醒电路还包括第四电阻，所述第四电阻与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接。

优选地，所述隔离器包括光电耦合器。

优选地，所述通讯唤醒电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述差分通讯总线的低电平输出端电连接、负极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接；

所述第二二极管与所述光电耦合器并联。

优选地，所述隔离器包括数字隔离器。

优选地，所述通讯唤醒电路还包括三极管，所述三极管的基极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接、集电极分别与外部电源以及所述数字隔离器的输入侧阳极电连接、发射极分别与所述数字隔离器的输入侧阴极以及所述差分通讯总线的低电平输出端电连接。

优选地，所述MCU还包括电压检测单元，所述电压检测单元与所述控制单元电连接；

所述电压检测单元用于检测所述电池的电压，并在检测到所述电池的电压低于预设阈值达到预设时长时，向所述控制单元发送休眠信号；

所述控制单元用于根据所述休眠信号控制所述第一开关断开且控制所述MCU进入休眠状态。

本实用新型还提供了一种电池管理***的通讯唤醒芯片，其包括上述的电池管理***的通讯唤醒电路。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型通过控制第一开关导通来实现通讯唤醒方式，通过控制第一开关断开来屏蔽通讯唤醒方式，从而实现通讯唤醒功能的可调节，当电池因过放需要休眠时则可屏蔽通讯唤醒方式。另外本实用新型实现了对MCU的多路引脚唤醒功能，除了通讯唤醒方式还具有通过按钮进行唤醒的方式；同时，还支持使用各种差分通讯总线如CAN、RS485等的唤醒方式，另外，通过选用不同型号的LDO可以使得本实用新型的通讯唤醒电路适用于多种电压平台，如12V、24V、48V等***。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的电池管理***的通讯唤醒电路的电路结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的电池管理***的通讯唤醒电路中MCU的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的电池管理***的通讯唤醒电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型提供的一种电池管理***的通讯唤醒电路，包括电池管理***的MCU，所述MCU包括电源引脚VDD、第一唤醒引脚WAKE1、控制单元1、信号检测单元2及第一开关3，所述控制单元1分别与所述信号检测单元2以及所述第一开关3电连接，所述信号检测单元2通过所述第一开关3与所述第一唤醒引脚WAKE1电连接；

所述通讯唤醒电路还包括LDO、隔离器U1、第一电容C1和第一电阻R1，其中，所述电源引脚VDD通过所述LDO与电池BAT电连接，所述电池还接地；所述LDO通过所述隔离器U1与所述第一电容C1电连接，所述第一电容C1还与所述第一唤醒引脚WAKE1电连接，所述第一电阻R1的两端分别与所述电池管理***的差分通讯总线的两端电连接，所述隔离器U1还与所述第一电阻R1并联；

其中，所述LDO用于将电池电压降压至VCC，所述MCU使用VCC供电，且所述MCU具备通讯唤醒功能。

在本实施例中，所述差分通讯总线具体可以为CAN总线，也可以为RS485总线，如图1中所示，当为CAN总线时，所述第一电阻R1的两端分别连接所述差分通讯总线的高电平输出端CANH和低电平输出端CANL；当为RS485总线时，所述第一电阻R1的两端分别连接所述差分通讯总线的高电平输出端RS485_A和低电平输出端RS485_B。

所述第一电阻R1用于在所述差分通讯总线传输数据时产生压降来驱动所述隔离器U1并防止隔离器U1误触发，所述隔离器U1用于隔离所述差分通讯总线与所述MCU；

因此，当所述差分通讯总线传输数据时，所述第一电阻R1用于产生差分电压，所述差分电压用于驱动所述隔离器U1导通，所述LDO用于通过所述隔离器U1为所述第一电容C1充电，所述第一电容C1用于保持WAKE_UP1高电平唤醒信号，所述第一电容C1用于在电压达到所述第一唤醒引脚WAKE1的高电平阈值时控制所述第一唤醒引脚WAKE1产生第一唤醒信号(具体可以为上升沿信号)，所述信号检测单元2用于在所述第一开关3导通时检测到所述第一唤醒信号并将所述第一唤醒信号传输至所述控制单元1，所述控制单元1用于根据所述第一唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态，从而实现了通讯唤醒方式；

其中，所述控制单元1还用于控制所述第一开关3导通或断开，当控制所述第一开关3断开时，所述信号检测单元2就无法检测到所述第一唤醒信号，这样，即使所述差分通讯总线传输数据时，也可以使得所述控制单元1无法接收到所述第一唤醒信号，从而就可以实现屏蔽通讯唤醒方式。从而，本实用新型实现了通过控制第一开关导通来实现通讯唤醒方式，通过控制第一开关断开来屏蔽通讯唤醒方式，从而实现通讯唤醒功能的可调节，当电池因过放需要休眠时则可屏蔽通讯唤醒方式。

在一优选实施方式中，所述MCU还包括第二唤醒引脚WAKE2，所述信号检测单元2与所述第二唤醒引脚WAKE2电连接；

所述通讯唤醒电路还包括按钮开关S1、第二电阻R2和第三电阻R3；

所述第二唤醒引脚WAKE2分别与所述按钮开关S1和所述第二电阻R2电连接，所述第二电阻R2接地，所述按钮开关S1通过所述第三电阻R3与所述电池BAT电连接；

所述按钮开关S1用于在导通后产生WAKE_UP2上升沿信号，以控制所述第二唤醒引脚WAKE2产生第二唤醒信号(具体可以为上升沿信号)，所述信号检测单元2用于检测到所述第二唤醒信号后将所述第二唤醒信号传输至所述控制单元1，所述控制单元1用于根据所述第二唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态，从而实现了通过按钮进行唤醒的方式，使得所述MCU还具有按钮唤醒功能，并使得本实用新型的通讯唤醒电路具有对MCU的多路引脚唤醒功能。

在一优选实施方式中，所述通讯唤醒电路还包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极与所述电池BAT电连接、负极与所述LDO电连接，从而通过所述第一二极管D1实现防反。

在一优选实施方式中，所述通讯唤醒电路还包括第四电阻R4，所述第四电阻R4与所述差分通讯总线的高电平输出端(CANH/RS485_A)电连接，通过所述第四电阻实现对隔离器的驱动限流。

在一优选实施方式中，所述隔离器U1具体包括光电耦合器，所述通讯唤醒电路还包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极与所述差分通讯总线的低电平输出端电连接、负极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接；所述第二二极管D2与所述光电耦合器并联。所述第二二极管D2用于光电耦合器的反接保护。另外，所述通讯唤醒电路还包括第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5和所述第六电阻R6分别与所述光电耦合器的开关侧三极管的集电极和发射极电连接，其中所述第五电阻R5还与所述LDO电连接，所述第六电阻R6还与所述第一电容C1并联。

另外，在一优选实施方式中，所述MCU还包括电压检测单元4，所述电压检测单元4与所述控制单元1电连接；

所述电压检测单元4用于检测所述电池BAT的电压，并在检测到所述电池的电压低于预设阈值达到预设时长时，向所述控制单元1发送休眠信号；

所述控制单元1用于根据所述休眠信号控制所述第一开关3断开且控制所述MCU进入休眠状态。

本实用新型的具体工作原理如下：

LDO将电池BAT电压降压至VCC，MCU使用VCC供常电，休眠模式下，通讯唤醒的原理为：差分通讯总线上有数据时，第一电阻R1上有电势差，驱动光电耦合器开关侧闭合，VCC通过第五电阻R5和第六电阻R6限流后给第一电容C1充电，当第一电容C1电压及WAKE_UP1信号达到MCU的第一唤醒引脚WAKE1的高电平阈值时，控制单元检测到第一唤醒引脚WAKE1产生有效的上升沿信号则控制MCU进入唤醒状态。

按钮唤醒的原理为：当按钮开关S1按下时，第二电阻R2和第三电阻R3分压，所述按钮开关S1用于在导通后产生WAKE_UP2上升沿信号，控制单元检测到第二唤醒引脚WAKE2产生有效的上升沿信号则控制MCU进入唤醒状态。

无通讯时休眠流程如下：当控制单元检测到按钮开关S1未按下(WAKE_UP2为低电平)，且无通讯(第一唤醒引脚WAKE1为低电平)时，则控制MCU进入休眠模式，保留通讯唤醒功能及按钮唤醒功能。

有通讯时休眠流程如下：当控制单元检测到按钮开关S1未按下(WAKE_UP2为低电平)，且电池严重过放需要休眠时(即电池的电压低于预设阈值达到预设时长时)，则控制MCU进入休眠模式，并通过控制第一开关断开以屏蔽通讯唤醒功能，仍保留按钮唤醒功能。

实施例2

如图3所示，本实施例也提供了一种电池管理***的通讯唤醒电路，本实施例与实施例1基本相同，区别之处在于：本实施例中所述隔离器U1具体包括数字隔离器，所述通讯唤醒电路还包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接、集电极分别与外部电源(ISO 5V)以及所述数字隔离器的输入侧阳极(Anode)电连接、发射极分别与所述数字隔离器的输入侧阴极(Cathode)以及所述差分通讯总线的低电平输出端电连接，具体地，所述发射极通过所述第一电阻R1与所述差分通讯总线的低电平输出端电连接。

另外，在本实施例中，所述数字隔离器的输出侧电源端VDD1与所述LDO电连接，输出端VO与所述第一电容C1电连接，所述输出侧电源端VDD1和输出端VO之间还连接有电阻。

在本实施例中，当差分通讯总线上无数据时，三极管Q1断开，数字隔离器的输入侧阳极Anode与阴极Cathode间电压差为5V，数字隔离器的输出端VO输出为低电平(即WAKE_UP1为低)；当差分通讯总线上有数据时，差分电平经过第四电阻R4驱动三极管Q1闭合，Vce(集电极与发射极之间的电压)电压差为三极管饱和压降(典型值0.3V)，发射极电压(即Input端口电压)为0.3V，小于数字隔离器开启阈值，VO输出为高电平(即WAKE_UP1为高)，从而就可以控制第一唤醒引脚产生第一唤醒信号以实现通讯唤醒功能。

当然，本实施例中开启通讯唤醒功能或关闭通讯唤醒功能的方式与实施例1相同(即通过控制单元控制第一开关导通或断开来实现)，并且通过按钮开关S1来实现按钮唤醒功能的控制方式也与实施例1相同，在此就不再赘述。

实施例3

本实施例提供了一种电池管理***的通讯唤醒芯片，其包括实施例1或实施例2中的所述电池管理***的通讯唤醒电路。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，包括电池管理***的MCU，所述MCU包括电源引脚、第一唤醒引脚、控制单元、信号检测单元及第一开关，所述控制单元分别与所述信号检测单元以及所述第一开关电连接，所述信号检测单元通过所述第一开关与所述第一唤醒引脚电连接；

所述通讯唤醒电路还包括LDO，所述电源引脚通过所述LDO与电池电连接；

所述通讯唤醒电路还包括隔离器、第一电容和第一电阻，所述LDO通过所述隔离器与所述第一电容电连接，所述第一电容还与所述第一唤醒引脚电连接，所述第一电阻的两端分别与所述电池管理***的差分通讯总线的两端电连接，所述隔离器还与所述第一电阻并联；

当所述差分通讯总线传输数据时，所述第一电阻用于产生差分电压，所述差分电压用于驱动所述隔离器导通，所述LDO用于通过所述隔离器为所述第一电容充电，所述第一电容用于在电压达到所述第一唤醒引脚的高电平阈值时控制所述第一唤醒引脚产生第一唤醒信号，所述信号检测单元用于在所述第一开关导通时检测到所述第一唤醒信号并将所述第一唤醒信号传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据所述第一唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态；

所述控制单元还用于控制所述第一开关导通或断开。

2.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述MCU还包括第二唤醒引脚，所述信号检测单元与所述第二唤醒引脚电连接；

所述通讯唤醒电路还包括按钮开关、第二电阻和第三电阻；

所述第二唤醒引脚分别与所述按钮开关和所述第二电阻电连接，所述第二电阻接地，所述按钮开关通过所述第三电阻与所述电池电连接；

所述按钮开关用于在导通后控制所述第二唤醒引脚产生第二唤醒信号，所述信号检测单元用于检测到所述第二唤醒信号后将所述第二唤醒信号传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据所述第二唤醒信号控制所述MCU进入唤醒状态。

3.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述通讯唤醒电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述电池电连接、负极与所述LDO电连接。

4.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述通讯唤醒电路还包括第四电阻，所述第四电阻与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接。

5.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述隔离器包括光电耦合器。

6.如权利要求5所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述通讯唤醒电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述差分通讯总线的低电平输出端电连接、负极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接；

所述第二二极管与所述光电耦合器并联。

7.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述隔离器包括数字隔离器。

8.如权利要求7所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述通讯唤醒电路还包括三极管，所述三极管的基极与所述差分通讯总线的高电平输出端电连接、集电极分别与外部电源以及所述数字隔离器的输入侧阳极电连接、发射极分别与所述数字隔离器的输入侧阴极以及所述差分通讯总线的低电平输出端电连接。

9.如权利要求1所述的电池管理***的通讯唤醒电路，其特征在于，所述MCU还包括电压检测单元，所述电压检测单元与所述控制单元电连接；

所述电压检测单元用于检测所述电池的电压，并在检测到所述电池的电压低于预设阈值达到预设时长时，向所述控制单元发送休眠信号；

所述控制单元用于根据所述休眠信号控制所述第一开关断开且控制所述MCU进入休眠状态。

10.一种电池管理***的通讯唤醒芯片，其特征在于，其包括如权利要求1-9中任意一项所述的电池管理***的通讯唤醒电路。