CN220483131U - 一种电动巴士电池***及电动巴士 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动巴士电池***及电动巴士。其中，电动巴士电池***包括：多个电池组，所述电池组包括多个电池包，所述电池包内设置有至少一组电芯；多个从控制器，分别与各所述电池包连接，用于采集所述电池包内各所述电芯的信息，所述从控制器内部通过菊花链通信；主控制器，分别与各所述从控制器连接，所述主控制器与所述从控制器通过CAN总线通信。本实用新型实施例的电动巴士电池***，从控制器内部通过菊花链通信，主控制器与从控制器通过CAN总线通信，可以在节省成本的同时，提高通信的可靠性。

Description

一种电动巴士电池***及电动巴士

技术领域

本实用新型涉及电池管理***技术领域，具体涉及一种电动巴士电池***及电动巴士。

背景技术

目前，电动巴士电池***主要由多个标准电池包构成，多个电池包之间一般先用汇流排串联成电池组后进行并联以形成驱动电路。电动大巴的电池***结构，包括4-8个电池组，分布安置在整车不同位置，例如底盘、车顶等，各电池组之间间隔距离较远。而为了对电池包进行控制，需要分别在各个电池包中设置从控制器以及与从控制器连接的主控制器。

在一些实施例中，电动巴士电池***中主控制器与从控制器通讯分为CAN通信和菊花链通信。其中，CAN通信方式需要在从控制器中设置电源芯片(如DC/DC、LDO)、微处理器uC、CAN传输芯片、模拟前端(负责单体电压、温度、均衡)、隔离器件。这种架构硬件成本高、软件成本高，且研发周期长。在一些实施例中，由于成本问题，往往会将从控制器的数量控制在2至3个，导致从控制器到电池包中的电芯的线束较长，存在电池包物理结构利用率低、电池包能量密度低的问题。而菊花链通信，从控制器中只含模拟前端、隔离器件。这种架构硬件成本低、无需专门开发相应的从控制器软件。但由于电动巴士上的电池包分别放在车顶和车底，这就导致菊花链通信线束长(基本上达到几十米长)，同时由于线束布置问题(比如在高压区范围等)，通信线上收到的串扰特别大，经常发生主从机之间菊花链通信断开、通信数据被意外篡改，进而出现非预期下电等影响安全的重大故障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电动巴士电池***及电动巴士，能够在节省成本的同时，提高通信的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

根据本实用新型实施例的一种电动巴士电池***，包括：多个电池组、多个从控制器以及主控制器。其中，电池组中包括多个相互连接的电池包，电池包内设置有至少一组电芯；多个从控制器分别与各电池包连接，从控制器包括多个模拟前端，每一模拟前端分别与对应的电池包内电芯连接，用于采集电芯的信息，各模拟前端之间通过菊花链通信；主控制器分别与各从控制器连接，主控制器与从控制器通过CAN总线通信。

在本实用新型的一个实施例中，从控制器内部通过菊花链进行通信，可以有效节省硬件成本，而从控制器与主控制器之间通过CAN总线进行通信，可以提高通信的可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，从控制器还包括：通信转换芯片。通信转换芯片与多个模拟前端之间通过菊花链通信，通信转换芯片与主控制器通过CAN总线通信。

在本实用新型的一个实施例中，通信转换芯片与多个模拟前端之间通过菊花链通信，可以有效节省硬件成本，同时，通信转换芯片与主控制器通过CAN总线通信，可以在使用长线束时，保证通信质量。

在本实用新型的一个实施例中，多个电池组并联连接以形成驱动电路，电池组中的多个电池包串联连接以形成串联电路。

在本实用新型的一个实施例中，当其中一组电池组出现下电故障时，可以由其他电池组继续供电，驱动车辆继续行驶，提高了整车性能。

在本实用新型的一个实施例中，串联电路两端分别设置有两组第一继电器，从控制器还包括：继电器高边驱动模块。继电器高边驱动模块分别与通信转换芯片和第一继电器连接。

在本实用新型的一个实施例中，通信转换芯片是一种信息转换及中继芯片，可以将来自主控制器的控制信号发送至继电器高边驱动模块，以使继电器高边驱动模块控制第一继电器。

在本实用新型的一个实施例中，通信转换芯片上设置有通用输入输出接口，并通过通用输入输出接口与继电器高边驱动模块连接。

在本实用新型的一个实施例中，通用输入输出接口集成有多个接口，可以根据实际需求配置输入输出信号。

在本实用新型的一个实施例中，驱动电路两端分别设置有两组第二继电器，第二继电器与继电器高边驱动模块连接。

在本实用新型的一个实施例中，电动巴士电池***还包括：车载铅酸电池。车载铅酸电池分别与从控制器和主控制器连接，用于向主控制器供电。

在本实用新型的一个实施例中，从控制器还包括：直流变换器。直流变换器分别与车载铅酸电池和通信转换芯片连接，用于硬线唤醒通信转换芯片。

本实用新型还提供一种电动巴士，其特征在于，包括上述实施例中任一项的电动巴士电池***。

本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

本实用新型的电动巴士电池***中，从控制器内部通过菊花链进行通信，可以有效节省硬件成本，而从控制器与主控制器之间通过CAN总线进行通信，可以提高通信的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电动巴士电池***的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电动巴士电池***的驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的电动巴士电池***中从控制器的硬件架构图；

图4为本实用新型实施例的电动巴士电池***的通信架构图。

附图标记：100、电池组；110、电池包；111、供电线；200、从控制器；210、模拟前端；220、通信转换芯片；230、继电器高边驱动模块；231、第一继电器；240、直流变换器；250、继电器触点监测模块；300、主控制器；310、第二继电器；400、CAN总线线束；500、车载铅酸电池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

为便于对本实用新型技术方案的理解，首先对本实用新型所要解决的技术问题进行说明。

在一些实施例中，电动巴士电池***中主控制器与从控制器通讯分为CAN通信和菊花链通信。其中，CAN通信方式硬件成本高、软件成本高，且研发周期长。而菊花链通信的通信线上收到的串扰较大，经常发生主从机之间菊花链通信断开、通信数据被意外篡改的情况。此外，由于电动巴士上电池组均通过串联布置，当其中一组电池组出现故障时，会造成整车断电，影响行驶安全。为此，本实用新型提供一种电动巴士电池***及电动巴士。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的一种电动巴士电池***及电动巴士。

参考图1和图2，图1为本实用新型实施例的电动巴士电池***的结构示意图，图2为本实用新型实施例的电动巴士电池***的驱动电路的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型实施例的电动巴士电池***包括：多个电池组100、多个从控制器200以及主控制器300。其中，电池组100中包括多个通过供电线111相互连接的电池包110，电池包110内设置有至少一组电芯。多个从控制器200分别与各电池包110连接。参考图3，图3为本实用新型实施例的电动巴士电池***中从控制器的硬件架构图，如图3所示，从控制器200包括多个模拟前端210(Active Fron End，AFE)，每一模拟前端210分别与对应的电池包110内的电芯连接，用于采集电芯的信息，各模拟前端210之间通过菊花链通信。如图1和图3所示，主控制器300分别与各从控制器200连接，主控制器300与从控制器200通过CAN总线通信。

参考图3和图4，图4为本实用新型实施例的电动巴士电池***的通信架构图。如图3和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，从控制器200可以采集电池组100内部电芯的信息，并在内部通过菊花链进行通信以传递信息，由于采用菊花链通信的通信方式，无需设置相应的软件及处理器，可以有效节省硬件成本。而多个从控制器200与主控制器300之间可以通过CAN总线进行通信，从控制器200可以将采集的信息通过CAN总线线束400传输至主控制器300，而主控制器300也可以通过CAN总线线束400发送指令至从控制器200。CAN总线通信方式抗干扰能力强，传输距离远，当多个电池组100分别布置在电动巴士的不同位置时，也可以稳定的传输信。由此，提高了通信的可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，模拟前端210可以对电芯的电压、电流、温度等参数进行模拟信号采集，并将采集到的模拟信号转换成数字信号，多个模拟前端210通过菊花链进行通信，将采集的信息逐次进行传递。也就是说，从控制器200上只需要设置多个相互采用菊花链进行通信的用于采集信息的模拟前端210，而无需设置微处理器以及开发相应的软件，可以有效节省硬件成本。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，从控制器200还包括：通信转换芯片220。通信转换芯片220与多个模拟前端210之间通过菊花链通信，通信转换芯片220与主控制器300通过CAN总线通信。

在本实用新型的一个实施例中，通信转换芯片220是一种用于将菊花链通信转为CAN通信的芯片，例如，可以是NXP公司的TPL网关芯片MC33665A，通信转换芯片220与多个模拟前端210之间通过菊花链通信，同时通信转换芯片220与主控制器300通过CAN总线通信。也就是说，通信转换芯片220可以将模拟前端210的菊花链通信转为CAN总线通信，进而将模拟前端210采集的信息通过CAN总线线束400发送至主控制器300。由于可以在从控制器200端使用菊花链通信，进而可以在有效节省硬件成本的同时，通过在主控制器300端使用CAN总线线束400以保证通信质量。

如图1-图3所示，在本实用新型的一个实施例中，多个电池组100并联连接以形成驱动电路，电池组100中的多个电池包110串联连接以形成串联电路。

在本实用新型的一个实施例中，当其中一组电池组100出现意外下电或其他故障时，可以由并联电路中其他的电池组100继续供电，驱动车辆降功率继续行驶，提高了整车性能，提高了行驶安全性。

如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，串联电路两端分别设置有两组第一继电器231，从控制器200还包括：继电器高边驱动模块230(High Side Driver，HSD)。继电器高边驱动模块230分别与通信转换芯片220和第一继电器231连接。

在本实用新型的一个实施例中，通信转换芯片220上设置有通用输入输出接口(General-purpose input/output，GPIO)，并通过通用输入输出接口与继电器高边驱动模块230连接。通过设置通用输入输出接口，可以将主控制器300通过CAN总线线束400发送的控制信号发送至继电器高边驱动模块230，以实现对第一继电器231的控制。例如，可以将主控制器300检测到其中一组电池组100故障时，发送的断开第一继电器231的控制信号传输至继电器高边驱动模块230，以使继电器高边驱动模块230断开第一继电器231。当然，在其他实施例中，通信转换芯片220的输入输出接口也可以传输其他控制信号，例如闭合控制信号等，通用输入输出接口仅用于传输信号，对于传输的是何种控制信号不作限制。

如图3所示，在本实用新型的其他实施例中，从控制器200还可以包括与通信转换芯片220通过输入输出接口连接的继电器触点监测模块250。通过设置通过输入输出接口，可以将来自主控制器300通过CAN总线线束400发送的触点监测信号发送至继电器触点监测模块250。由此，提高了安全性能。

如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，驱动电路两端分别设置有两组第二继电器310，第二继电器310与继电器高边驱动模块230连接。控制第二继电器310的控制信号可以通过CAN总线线束400发送至通信转换芯片220，并由通信转换芯片220上设置的通用输入输出接口发送至与第二继电器310连接的继电器高边驱动模块230，进而提高了通信的稳定性。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，电动巴士电池***还包括：车载铅酸电池500。车载铅酸电池500通过供电线111分别与从控制器200和主控制器300连接，用于向从控制器200和主控制器300供电。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，从控制器200还包括：直流变换器240(DC/DC)。直流变换器240分别与车载铅酸电池500和通信转换芯片220连接，用于硬线唤醒通信转换芯片220。通过硬线信号进行唤醒，提高了电池***整体的安全性和可靠性。

本实用新型还提供一种电动巴士，包括上述实施例中任一项的电动巴士电池***。此处不再赘述。

本实用新型的电动巴士电池***中，从控制器200内部通过菊花链进行通信，可以有效节省硬件成本，而从控制器200与主控制器300之间通过CAN总线进行通信，可以提高通信的可靠性。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动巴士电池***，其特征在于，包括：

多个电池组，所述电池组中包括多个相互连接的电池包，所述电池包内设置有至少一组电芯；

多个从控制器，分别与各所述电池包连接，所述从控制器包括多个模拟前端，每一所述模拟前端分别与对应的所述电池包内的所述电芯连接，用于采集所述电芯的信息，各所述模拟前端之间通过菊花链通信；

主控制器，分别与各所述从控制器连接，所述主控制器与所述从控制器通过CAN总线通信。

2.根据权利要求1所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述从控制器还包括：

通信转换芯片，与多个所述模拟前端之间通过菊花链通信，所述通信转换芯片与所述主控制器通过CAN总线通信。

3.根据权利要求2所述的电动巴士电池***，其特征在于，多个所述电池组并联连接以形成驱动电路。

4.根据权利要求3所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述电池组中的多个所述电池包串联连接以形成串联电路。

5.根据权利要求4所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述串联电路两端分别设置有两组第一继电器，所述从控制器还包括：

继电器高边驱动模块，分别与所述通信转换芯片和所述第一继电器连接。

6.根据权利要求5所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述通信转换芯片上设置有通用输入输出接口，并通过所述通用输入输出接口与所述继电器高边驱动模块连接。

7.根据权利要求6所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述驱动电路两端分别设置有两组第二继电器，并与所述继电器高边驱动模块连接。

8.根据权利要求7所述的电动巴士电池***，其特征在于，还包括：

车载铅酸电池，分别与所述从控制器和所述主控制器连接。

9.根据权利要求8所述的电动巴士电池***，其特征在于，所述从控制器还包括：

直流变换器，分别与所述车载铅酸电池和所述通信转换芯片连接，用于硬线唤醒所述通信转换芯片。

10.一种电动巴士，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电动巴士电池***。