WO2023050082A1 - 一种电池采样芯片及电池管理*** - Google Patents

一种电池采样芯片及电池管理*** Download PDF

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杨也
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宁德时代新能源科技股份有限公司
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    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • G—PHYSICS
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    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing

Definitions

  • the battery management system completes the collection of voltage and temperature data of the battery through the battery sampling chip.
  • AFE Analog Front End, analog front end
  • the purpose of the embodiments of the present application is to provide a battery sampling chip and a battery management system, so as to timely identify the error in the data collected by the battery sampling chip due to its own failure or abnormality, so as to ensure the safety monitoring of the battery management system.
  • the selector module in the battery sampling chip includes two data selectors that are both used to collect the state data of the first group of batteries.
  • the state data of the first group of batteries collected by the two data selectors When the data is inconsistent, it indicates that the selector module is invalid or abnormal, and incorrect sampling data will not be output at this time. It can be seen that through the redundant design of the data selector, it is possible to effectively judge whether the selector module is invalid or abnormal, thereby preventing the battery management system including the battery sampling chip from monitoring incorrect status data.
  • the battery sampling chip provided by the embodiment of the present application not only improves its own reliability, but also enhances the security of the battery management system.
  • the first analog-to-digital conversion unit is an 11-bit analog-to-digital conversion unit
  • the second analog-to-digital conversion unit is a 16-bit analog-to-digital conversion unit unit.
  • the sampled data comparison unit is also used to lock the faulty analog-to-digital conversion unit when the two digital quantities under the first precision are different ;
  • the faulty analog-to-digital conversion unit is the analog-to-digital conversion unit corresponding to the digital quantity with a larger difference between the preset quantity among the two digital quantities under the first precision.
  • the sampling data comparison unit can also lock the faulty analog-to-digital conversion unit, so that subsequent maintenance personnel can directly perform maintenance, saving the maintenance personnel's time and effort. Fault detection time.
  • the battery sampling chip also includes a reference voltage calibration module, which is connected to the analog-to-digital conversion module.
  • a reference voltage calibration module Through the reference voltage calibration module, it can effectively identify whether the power supply voltage of the analog-to-digital conversion module is abnormal, thereby avoiding Due to the interference of environmental factors, the sampling accuracy of the battery sampling chip is inaccurate, which further improves the reliability of the battery sampling chip.
  • the reference voltage calibration module is also connected to the selector module, through the reference voltage calibration module, it can effectively identify whether the power supply voltage of the selector module is abnormal, thereby avoiding the interference of environmental factors, which may lead to failure of the battery sampling chip.
  • the inaccurate sampling accuracy further improves the reliability of the battery sampling chip.
  • FIG. 4 is a module block diagram of a fourth battery sampling chip provided by an embodiment of the present application.
  • FIG. 5 is a block diagram of a battery management system provided by an embodiment of the present application.
  • Icon 100-battery sampling chip; 10-selector module; 11-first data selector; 12-second data selector; 13-third data selector; 14-fourth data selector; 20-module Conversion module; 21-first analog-to-digital conversion unit; 22-second analog-to-digital conversion unit; 23-sample data comparison unit; 30-data control module; 40-reference voltage calibration module; 50-sleep detection module; 200-battery Management system; 300 - controller.
  • the embodiment of the present application provides a battery sampling chip 100, including a selector module 10, an analog-to-digital conversion module 20 and a data control module 30.
  • the analog-to-digital conversion module 20 is connected to the selector module 10 and the data control module 30 respectively.
  • the selector module 10 is mainly used to collect the state data of the battery, wherein the battery includes multiple cells.
  • the selector module 10 includes a first data selector 11 and a second data selector 12 .
  • the first data selector 11 and the second data selector 12 are connected. Both the first data selector 11 and the second data selector 12 are used to collect the state data of the first group of cells.
  • the first group of cells may refer to all the cells in the battery, or some cells in the battery. When the first group of cells is part of the cells in the battery, the selector module 10 further includes more data selectors to sample other cells.
  • a data selector (multiplexer, mux) is a combinational logic circuit with multiple inputs and single output. Therefore, one data selector can sample multiple cells at the same time. If the first group of cells includes eight cells, the first data selector 11 and the second data selector 12 can simultaneously collect the status data of the eight cells.
  • the data control module 30 is connected with the analog-to-digital conversion module 20 .
  • the data control module 30 is used for receiving the converted state data sent by the analog-to-digital conversion module 20, and sending an alarm message when the converted state data sent by the analog-to-digital conversion module 20 is not received within a preset time period.
  • the data control module 30 does not receive the converted state data sent by the analog-to-digital conversion module 20 within the preset time length, it means that the data collected is interrupted at the analog-to-digital conversion module 20, that is, the state collected by the selector module 10 If the data is wrong, at this time, the data control module 30 sends an alarm message.
  • the specific value of the above-mentioned preset duration depends on the actual situation, and the value is not limited here.
  • the first group of cells and the second group of cells include a same first cell; the first group of cells and the second group of cells belong to the same device.
  • the analog-to-digital conversion module 20 is also connected to the third data selector 13 and the fourth data selector 14 .
  • the analog-to-digital conversion module 20 is also used to send data to the third data selector 13 and the fourth data selector 13 when the state data of the second group of electric cores collected by the third data selector 13 and the fourth data selector 14 are different. 14.
  • the second case is when the state data of the first group of batteries collected by the first data selector 11 and the second data selector 12 are different, the second group of data collected by the third data selector 13 and the fourth data selector 14
  • the analog-to-digital conversion module 20 sends a first abnormality feedback instruction to the first data selector 11 and the second data selector 12 .
  • the third case is that when the state data of the first group of cells collected by the first data selector 11 and the second data selector 12 are the same, the state data of the second group of cells collected by the third data selector 13 and the fourth data selector 14 When the state data of the cores are different, the analog-to-digital conversion module 20 sends a second abnormality feedback instruction to the third data selector 13 and the fourth data selector 14 .
  • the fourth case is when the state data of the first cell collected by the first data selector 11, the second data selector 12, the third data selector 13 and the fourth data selector 14 are different, and the The data selector 11 , the second data selector 12 , the third data selector 13 and the fourth data selector 14 send a third abnormality feedback instruction.
  • the selector module 10 in the embodiment of the present application also includes a third data selector 13 and a fourth data selector 14, both the third data selector 13 and the fourth data selector 14 are used to collect the second group of electrical The state data of the cell, and the first group of cells and the second group of cells include the same first cell.
  • the cross-validation of the state data collected between the first data selector 11, the second data selector 12, the third data selector 13, and the fourth data selector 14 can be realized, which can effectively It can be verified whether the first data selector 11 and the second data selector 12 fail at the same time, or whether the third data selector 13 and the fourth data selector 14 fail at the same time, and then when there is a group of data selectors failing, no The abnormal sampling data is output, which further improves the reliability of the battery sampling chip.
  • first analog-to-digital conversion unit 21 and the second analog-to-digital conversion unit 22 are two analog-to-digital conversion units (Analog-to-Digital Converter, ADC) with different precision. Both the first analog-to-digital conversion unit 21 and the second analog-to-digital conversion unit 22 are connected to the first data selector 11 , the second data selector 12 and the sampled data comparison unit 23 . The sampled data comparison unit 23 is also connected to the data control module 30 .
  • Both the first analog-to-digital conversion unit 21 and the second analog-to-digital conversion unit 22 are used for analog-to-digital conversion of the state data of the first group of batteries.
  • the sampling data comparison unit 23 is used to obtain the digital quantities converted by the first analog-to-digital conversion unit 21 and the second analog-to-digital conversion unit 22, and convert the two digital quantities into digital quantities under the first precision respectively; when the first precision When the two digital quantities below are the same, the digital quantity under the first precision is sent to the data control module 30 . At this time, the digital quantity under the first precision is the converted state data received by the data control module 30; when the two digital quantities under the first precision are different, the data control module 30 is triggered to alarm.
  • the first analog-to-digital conversion unit 21 is an 11-bit analog-to-digital conversion unit
  • the second analog-to-digital conversion unit 22 is a 16-bit analog-to-digital conversion unit.
  • the aforementioned first precision may refer to 12 bits, or may refer to 11 bits or 16 bits.
  • the first analog-to-digital conversion unit 21 or the second analog-to-digital conversion unit 22 may also be a 12-bit analog-to-digital conversion unit, which is not limited in this application.
  • the preset quantity is the digital quantity under the first precision corresponding to the normal state data, for example, when the state data is voltage data, the preset quantity is the digital quantity under the first precision corresponding to the normal voltage data; another example When the state data is temperature data, the preset quantity is a digital quantity corresponding to the normal temperature data with the first precision.
  • the battery sampling chip 100 further includes a reference voltage calibration module 40 .
  • the reference voltage calibration module 40 is connected to the analog-to-digital conversion module 20 and the data control module 30 respectively.
  • the reference voltage calibration module 40 is used to collect the supply voltage of the battery sampling chip 100 and the supply voltage of the analog-to-digital conversion module 20; and compare the supply voltage of the battery sampling chip 100 with the supply voltage of the analog-to-digital conversion module 20, when the comparison results , the data control module 30 is triggered to give an alarm. Whether the power supply voltage of the analog-to-digital conversion module 20 is abnormal can be effectively identified through the reference voltage calibration module 40, thereby avoiding the situation that the sampling accuracy of the battery sampling chip 100 is inaccurate due to interference from environmental factors, and further improving the performance of the battery sampling chip. 100% reliability.
  • the reference voltage calibration module 40 is also used to collect the power supply voltage of the selector module 10, and compare the power supply voltage of the battery sampling chip 100 with the power supply voltage of the selector module 10, and when the comparison results are inconsistent, the data control module 30 is triggered to alarm .
  • the reference voltage calibration module 40 can effectively identify whether the power supply voltage of the selector module 10 is abnormal, thereby avoiding the situation that the sampling accuracy of the battery sampling chip 100 is inaccurate due to interference from environmental factors, and further improves the battery sampling chip 100. reliability.
  • the battery sampling chip 100 further includes a sleep detection module 50 .
  • the dormancy detection module 50 is connected to the analog-to-digital conversion module 20 and the data control module 30 respectively.
  • the dormancy detection module 50 is also integrated in the battery sampling chip 100. Compared with the prior art where the dormancy detection module 50 is set in the controller of the battery management system, the space resources and energy of the controller can be saved. consumption.
  • the controller 300 is connected to the data control module 30 of the battery sampling chip 100 , and the controller 300 is used to acquire the battery status data collected by the battery sampling chip 100 .
  • the battery management system 200 can be set on electric devices including batteries, such as new energy vehicles, drones, terminal devices, etc., which is not limited in this application.
  • the battery management system 200 is a BMS (Battery Management System, battery management system) system at this time, and the improved battery sampling chip can make the new energy vehicle reach the performance index ASIL (Automotive Safety Integration Level, Automotive Safety Integrity Level)-D level.
  • ASIL Automotive Safety Integration Level, Automotive Safety Integrity Level
  • ASIL-D Automaticmotive Safety Integration Level, Automotive Safety Integrity Level

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Abstract

本申请提供一种电池采样芯片及电池管理***。该电池采样芯片包括：选择器模块，包括第一数据选择器和第二数据选择器；第一数据选择器和第二数据选择器均用于采集第一组电芯的状态数据；模数转换模块，与第一数据选择器和所述第二数据选择器连接，数据控制模块，用于当在预设时长内未接收到所述模数转换模块发送的所述转换后的状态数据时，发出报警信息。通过数据选择器的冗余设计，能够对选择器模块是否失效或异常进行有效判断，进而避免包括该电池采样芯片的电池管理***对有误的状态数据进行监控。与现有技术相比，本申请实施例提供的电池采样芯片在提高了自身可靠性的同时，增强了电池管理***的安全性。

Description

一种电池采样芯片及电池管理*** 技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池采样芯片及电池管理***。
背景技术
为了保证设备(如新能源汽车、无人机等)中的电池的安全性和可靠性，需要在设备中设置用于监控电池状态的电池管理***。其中，电池管理***通过电池采样芯片完成对电池的电压、温度数据的采集。发明人在研究中发现，目前的电池采样芯片，如AFE(Analog Front End，模拟前端)采样芯片的可靠性较低。当AFE采样芯片出现失效或异常时，其采集的数据通常为无效数据。现有技术无法及时地识别该无效数据，导致电池管理***处于一个危险的监控状态。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池采样芯片及电池管理***，以及时地识别出电池采样芯片因自身失效或异常而导致采集的数据有误的状况，进而保证电池管理***的安全监控。
本发明是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种电池采样芯片，包括：选择器模块，包括：第一数据选择器和第二数据选择器；所述第一数据选择器和所述第二数据选择器均用于采集第一组电芯的状态数据；模数转换模块，与所述第一数据选择器和所述第二数据选择器连接，所述模数转换模块用于当所述第一数据选择器和所述第二数据选择器各自采集的所述第一组电芯的状态数据不相同时，向所述第一数据选择器和所述第二数据选择器发送第一异常反馈指令，以及当所述第一数据选择器和所述第二数据选择器各自采集的所述第一组电芯的状态数据相同时，将所述第一组电芯的状态数据进行模数转换；数据控制模块，与所述模数转换模块连接，所述数据控制模块用于接收所述模数转换模块发送的转换后的状态数据，以及当在预设时长内未接收到所述模数转换模块发送的所述转换后的状态数据时，发出报警信息。
在本申请实施例中，电池采样芯片中的选择器模块包括两个均用于采集第一组电芯的状态数据的数据选择器，当两个数据选择器采集的第一组电芯的状态数据不一致时，则表征选择器模块失效或异常，此时不会输出有误的采样数据。可见，通过数据选择器的冗余设计，能够对选择器模 块是否失效或异常进行有效判断，进而避免包括该电池采样芯片的电池管理***对有误的状态数据进行监控。与现有技术相比，本申请实施例提供的电池采样芯片在提高了自身可靠性的同时，增强了电池管理***的安全性。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述选择器模块还包括第三数据选择器和第四数据选择器；所述第三数据选择器和所述第四数据选择器均用于采集第二组电芯的状态数据；其中，所述第一组电芯和所述第二组电芯包括一个相同的第一电芯；所述第一组电芯和所述第二组电芯属于相同设备；所述模数转换模块还与所述第三数据选择器和所述第四数据选择器连接，所述模数转换模块还用于当所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第二组电芯的状态数据不相同时，向所述第三数据选择器和所述第四数据选择器发送第二异常反馈指令；当所述第一数据选择器、所述第二数据选择器、所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第一电芯的状态数据不相同时，向所述第一数据选择器、所述第二数据选择器、所述第三数据选择器和所述第四数据选择器发送第三异常反馈指令；以及当所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第二组电芯的状态数据相同时，将所述第二组电芯的状态数据进行模数转换。
在本申请实施例中，选择器模块还包括第三数据选择器和第四数据选择器，第三数据选择器和第四数据选择器均用于采集第二组电芯的状态数据，且第一组电芯和第二组电芯包括一个相同的第一电芯。通过一个相同的第一电芯，可以实现第一数据选择器、第二数据选择器与第三数据选择器、第四数据选择器之间采集的状态数据的交叉验证，可以有效地验证第一数据选择器和第二数据选择器是否同时失效，或第三数据选择器和第四数据选择器是否同时失效，进而当存在一组数据选择器失效时，不会输出异常的采样数据，进一步地提高了电池采样芯片的可靠性。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述模数转换模块包括第一模数转换单元、第二模数转换单元及采样数据比较单元；所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元为两个具有不同精度的模数转换单元；所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元均与所述第一数据选择器、所述第二数据选择器及所述采样数据比较单元连接；所述采样数据比较单元还与所述数据控制模块连接；所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元均用于将所述第一组电芯的状态数据进行模数转换；所述采样数据比较单元用于获取所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元转换后的数字量，并将两个数字量分别转化为第一精度下的数字量；当第一精度下的两个数字量相同时，则将所述第一精度下的数字量发送至所述数据控制模块；其中，所述第一精度下的数字量为所述 转换后的状态数据；当所述第一精度下的两个数字量不相同时，则触发所述数据控制模块报警。
在本申请实施例中，模数转换模块也采用冗余设计，且第一模数转换单元和第二模数转换单元为两个具有不同精度的模数转换单元，通过该方式能够有效避免因模数转换单元共模失效而导致转换过程中数据的异常输出。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第一模数转换单元为11比特的模数转换单元，所述第二模数转换单元为16比特的模数转换单元。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述采样数据比较单元还用于当所述第一精度下的两个数字量不相同时，锁定故障的模数转换单元；其中，所述故障的模数转换单元为所述第一精度下的两个数字量中与预设量差值较大的数字量对应的模数转换单元。
在本申请实施例中，当第一精度下的两个数字量不相同时，采样数据比较单元还可以锁定出故障的模数转换单元，以便于后续维修人员直接进行维修，节省了维修人员的故障检测时间。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述电池采样芯片还包括基准电压校准模块；所述基准电压校准模块分别与所述模数转换模块及所述数据控制模块连接；所述基准电压校准模块用于采集所述电池采样芯片的供电电压及所述模数转换模块的供电电压；以及将所述电池采样芯片的供电电压与所述模数转换模块的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
在本申请实施例中，电池采样芯片还包括基准电压校准模块，基准电压校准模块与模数转换模块连接，通过基准电压校准模块能够有效地识别出模数转换模块的供电电压是否异常，进而避免出现因环境因素干扰，导致电池采样芯片的采样精度不准的情况，进一步地提高了电池采样芯片的可靠性。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述基准电压校准模块还与所述选择器模块连接，所述基准电压校准模块还用于采集所述选择器模块的供电电压，以及将所述电池采样芯片的供电电压与所述选择器模块的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
在本申请实施例中，基准电压校准模块还与选择器模块连接，通过基准电压校准模块能够有效地识别出选择器模块的供电电压是否异常，进而避免出现因环境因素干扰，导致电池采样芯片的采样精度不准的情况，进一步地提高了电池采样芯片的可靠性。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所 述电池采样芯片还包括休眠检测模块；所述休眠检测模块分别与所述模数转换模块及所述数据控制模块连接，所述休眠检测模块用于在与所述电池采样芯片连接的设备处于休眠状态时，将所述模数转换模块传输的所述转换后的状态数据与预设值进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
在本申请实施例中，电池采样芯片中还集成有休眠检测模块，与现有技术将休眠检测模块设置在电池管理***的控制器中相比，可以节省控制器的空间资源以及能耗。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述状态数据包括电压数据和/或温度数据。
第二方面，本申请实施例提供一种电池管理***，包括控制器以及如上述第一方面实施提供的电池采样芯片；所述控制器与所述电池采样芯片的数据控制模块连接，所述控制器用于获取所述电池采样芯片采集的电池的状态数据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种电池采样芯片的模块框图。
图2为本申请实施例提供的第二种电池采样芯片的模块框图。
图3为本申请实施例提供的第三种电池采样芯片的模块框图。
图4为本申请实施例提供的第四种电池采样芯片的模块框图。
图5为本申请实施例提供的一种电池管理***的模块框图。
图标：100-电池采样芯片；10-选择器模块；11-第一数据选择器；12-第二数据选择器；13-第三数据选择器；14-第四数据选择器；20-模数转换模块；21-第一模数转换单元；22-第二模数转换单元；23-采样数据比较单元；30-数据控制模块；40-基准电压校准模块；50-休眠检测模块；200-电池管理***；300-控制器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参阅图1，本申请实施例提供一种电池采样芯片100，包括选择 器模块10、模数转换模块20及数据控制模块30。模数转换模块20分别与选择器模块10及数据控制模块30连接。
选择器模块10主要用于采集电池的状态数据，其中，电池包括多个电芯。于本申请实施例中，选择器模块10包括第一数据选择器11和第二数据选择器12。第一数据选择器11和第二数据选择器12连接。第一数据选择器11和第二数据选择器12均用于采集第一组电芯的状态数据。第一组电芯可以指的电池中的所有电芯，也可以是电池中的部分电芯。当第一组电芯为电池中的部分电芯时，选择器模块10还包括更多的数据选择器，以对其他的电芯进行采样。
需要说明的是，数据选择器(multiplexer，mux)是一种多输入、单输出的组合逻辑电路。因此，一个数据选择器可以同时对多个电芯进行采样。如第一组电芯包括八个电芯，则第一数据选择器11和第二数据选择器12可同时采集这八个电芯的状态数据。
可选地，电芯的状态数据可以是电芯的电压数据，也可以是电芯的温度数据，当然，电池采样芯片100也可以同时对电芯的电压数据和电芯的温度数据进行采样，本申请不作限定。
模数转换模块20主要用于模拟量与数字量的转换。模数转换模块20与第一数据选择器11和第二数据选择器12连接，于本申请实施例中，模数转换模块20用于当第一数据选择器11和第二数据选择器12各自采集的第一组电芯的状态数据不相同时，向第一数据选择器11和第二数据选择器12发送第一异常反馈指令。以及当第一数据选择器11和第二数据选择器12各自采集的第一组电芯的状态数据相同时，将第一组电芯的状态数据进行模数转换。
示例性的，第一数据选择器11和第二数据选择器12均用于对一号电芯至八号电芯进行状态数据的采集，当模数转换模块20接收到二者采集的一号电芯至八号电芯的状态数据不相同时，则表征选择器模块10失效或异常，此时不对采集的状态数据进行模数转换(即不会输出有误的采样数据)，而是向第一数据选择器11和第二数据选择器12发送第一异常反馈指令。当模数转换模块20接收到二者采集的一号电芯至八号电芯的状态数据相同时，在表征选择器模块10为正常工作状态，此时将第一组电芯的状态数据进行模数转换。当状态数据相同时，此时可以设定根据任意一个数据选择器采集的状态数据进行模数转换，比如，可以设定基于第一数据选择器11采集的第一组电芯的状态数据进行模数转换。
需要说明的是，对于状态数据是否相同的判断，可以通过一个预设的比较阈值进行判断，比如，当第一数据选择器11和第二数据选择器12各自采集的状态数据之间的差值小于该预设的比较阈值时，则表征二者采集的状态数据相同，当第一数据选择器11和第二数据选择器12各自采集 的状态数据之间的差值大于该预设的比较阈值时，则表征二者采集的状态数据不相同。预设的比较阈值的具体数值可以根据实际情况而定，此处对数值不作限定。
数据控制模块30，与模数转换模块20连接。数据控制模块30用于接收模数转换模块20发送的转换后的状态数据，以及当在预设时长内未接收到模数转换模块20发送的所述转换后的状态数据时，发出报警信息。
也即，数据控制模块30包含两种数据控制模式，第一种为模数转换模块20未检测出选择器模块10出现异常，则此时数据控制模块30能够接收到模数转换模块20发送的转换后的状态数据，以便后续数据控制模块30将转换后的状态数据输出至与电池采样芯片100连接的电池管理***的控制器中，其中，数据控制模块30中可以包括数据寄存单元，以存储转换后的状态数据。而当数据控制模块30在预设时长内未接收到模数转换模块20发送的转换后的状态数据时，说明采集的数据在模数转换模块20处中断了，即选择器模块10采集的状态数据有误，此时，数据控制模块30发出报警信息。上述的预设时长的具体数值以根据实际情况而定，此处对数值不作限定。
综上，在本申请实施例中，电池采样芯片100中的选择器模块10包括两个均用于采集第一组电芯的状态数据的数据选择器，当两个数据选择器采集的第一组电芯的状态数据不一致时，则表征选择器模块失效或异常，此时不会输出有误的采样数据。可见，通过数据选择器的冗余设计，能够对选择器模块10是否失效或异常进行有效判断，进而避免包括该电池采样芯片100的电池管理***对有误的状态数据进行监控。与现有技术相比，本申请实施例提供的电池采样芯片100在提高了自身可靠性的同时，增强了电池管理***的安全性。
请参阅图2，可选地，选择器模块10还包括第三数据选择器13和第四数据选择器14。第三数据选择器13和第四数据选择器14连接，且第三数据选择器13和第四数据选择器14还与第一数据选择器11和第二数据选择器12连接，即，四个数据选择器之间均进行连接。第三数据选择器13和第四数据选择器14均用于采集第二组电芯的状态数据。
其中，第一组电芯和第二组电芯包括一个相同的第一电芯；第一组电芯和所述第二组电芯属于相同设备。
示例性的，第一组电芯和第二组电芯均属于同一辆新能源汽车，该新能源汽车包括十六个电芯，按顺序对十六个电芯进行编号，得到一号电芯至十六号电芯。第一组电芯为一号电芯至十号电芯，第二组电芯为十号电芯至十六号电芯。其中，十号电芯即为第一电芯，第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14均会采集十 号电芯的状态数据。
模数转换模块20还与第三数据选择器13和第四数据选择器14连接。模数转换模块20还用于当第三数据选择器13和第四数据选择器14各自采集的第二组电芯的状态数据不相同时，向第三数据选择器13和第四数据选择器14发送第二异常反馈指令；当第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14各自采集的第一电芯的状态数据不相同时，向第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14发送第三异常反馈指令；以及当第三数据选择器13和第四数据选择器14各自采集的第二组电芯的状态数据相同时，将第二组电芯的状态数据进行模数转换。
即当选择器模块10同时包括第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14时，模数转换模块20可分为四种处理情况：第一种情况为当第一数据选择器11和第二数据选择器12采集的第一组电芯的状态数据相同，第三数据选择器13和第四数据选择器14采集的第二组电芯的状态数据相同，且第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14采集的第一电芯的状态数据也相同时，模数转换模块20将第一组电芯的状态数据及第二组电芯的状态数据分别进行模数转换。第二种情况为当第一数据选择器11和第二数据选择器12采集的第一组电芯的状态数据不相同，第三数据选择器13和第四数据选择器14采集的第二组电芯的状态数据相同时，模数转换模块20向第一数据选择器11和第二数据选择器12发送第一异常反馈指令。第三种情况为当第一数据选择器11和第二数据选择器12采集的第一组电芯的状态数据相同，第三数据选择器13和第四数据选择器14采集的第二组电芯的状态数据不相同时，模数转换模块20向第三数据选择器13和第四数据选择器14发送第二异常反馈指令。第四种情况为当第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14各自采集的第一电芯的状态数据不相同时，向第一数据选择器11、第二数据选择器12、第三数据选择器13和第四数据选择器14发送第三异常反馈指令。需要说明的是，第四种情况主要判断的是第一数据选择器11和第二数据选择器12采集的第一电芯的状态数据与第三数据选择器13和第四数据选择器14采集的第一电芯的状态数据是否相同。
可见，由于本申请实施例中的选择器模块10还包括第三数据选择器13和第四数据选择器14，第三数据选择器13和第四数据选择器14均用于采集第二组电芯的状态数据，且第一组电芯和第二组电芯包括一个相同的第一电芯。通过一个相同的第一电芯，可以实现第一数据选择器11、第二数据选择器12与第三数据选择器13、第四数据选择器14之间采集的状态数据的交叉验证，可以有效地验证第一数据选择器11和第二数据选 择器12是否同时失效，或第三数据选择器13和第四数据选择器14是否同时失效，进而当存在一组数据选择器失效时，不会输出异常的采样数据，进一步地提高了电池采样芯片的可靠性。
需要说明的是，选择器模块10中还可以集成有更多的数据选择器以适配更多的电芯。每个数据选择器采集的电芯的数量也可以根据实际情况而定，本申请均不作限定。
请参阅图3，可选地，模数转换模块20包括第一模数转换单元21、第二模数转换单元22及采样数据比较单元23。
其中，第一模数转换单元21和第二模数转换单元22为两个具有不同精度的模数转换单元(Analog-to-Digital Converter，ADC)。第一模数转换单元21和第二模数转换单元22均与第一数据选择器11、第二数据选择器12及采样数据比较单元23连接。采样数据比较单元23还与数据控制模块30连接。
第一模数转换单元21和第二模数转换单元22均用于将第一组电芯的状态数据进行模数转换。采样数据比较单元23用于获取第一模数转换单元21和第二模数转换单元22转换后的数字量，并将两个数字量分别转化为第一精度下的数字量；当第一精度下的两个数字量相同时，则将第一精度下的数字量发送至数据控制模块30。此时，第一精度下的数字量即为数据控制模块30接收到的转换后的状态数据；当第一精度下的两个数字量不相同时，则触发数据控制模块30报警。
示例性的，第一模数转换单元21对第一组电芯的状态数据进行模数转换得到数字量A，第二模数转换单元22对第一组电芯的状态数据进行模数转换得到数字量B。采样数据比较单元23在接收到数字量A和数字量B之后，将二者转换为同一精度下(第一精度)的数字量。比如，采样数据比较单元23将数字量A转换为第一精度下的数字量C1，采样数据比较单元23将数字量B转换为第一精度下的数字量C2。当第一精度下的两个数字量C1和C2相同时，则表征两个模数转换单元的转换数据未出现错误或异常，此时将相同的第一精度下的数字量发送至数据控制模块30。而当第一精度下的两个数字量C1和C2不相同时，则表征两个模数转换单元的转换数据出现异常或错误，此时直接触发数据控制模块30报警。
需要说明的是，当第一精度下的两个数字量C1和C2不相同时，可能是第一模数转换单元21出现异常、也可能是第二模数转换单元22出现异常，也可能是第一模数转换单元21和第二模数转换单元22同时出现异常。
于本申请实施例中，第一模数转换单元21为11比特的模数转换单元，第二模数转换单元22为16比特的模数转换单元。上述的第一精度可以指的12比特、也可以指的11比特或16比特。此外，第一模数转换单 元21或第二模数转换单元22也可以是12比特的模数转换单元，对此，本申请不作限定。
可见，在本申请实施例中，模数转换模块20也采用冗余设计，且第一模数转换单元21和第二模数转换单元22为两个具有不同精度的模数转换单元，通过该方式能够有效避免因模数转换单元共模失效而导致转换过程中数据的异常输出。
当第一精度下的两个数字量不相同时，为了便于后续维修人员直接进行维修，节省了维修人员的故障检测时间，采样数据比较单元23还用于当第一精度下的两个数字量不相同时，锁定故障的模数转换单元。其中，故障的模数转换单元为第一精度下的两个数字量中与预设量差值较大的数字量对应的模数转换单元。
其中，预设量为正常的状态数据对应的第一精度下的数字量，比如当状态数据为电压数据时，则预设量为正常的电压数据对应的第一精度下的数字量；又比如当状态数据为温度数据时，则预设量为正常的温度数据对应的第一精度下的数字量。
此外，当选择器模块10还包括第三数据选择器13和第四数据选择器14时，第一模数转换单元21和第二模数转换单元22还均与第三数据选择器13和第四数据选择器14连接。其具体的转换过程及采样数据比较过程可以参考前述对第一组电芯的状态数据进行模数转换及数据比较的过程，此处不作赘述。
请参阅图4，可选地，电池采样芯片100还包括基准电压校准模块40。
基准电压校准模块40分别与模数转换模块20及数据控制模块30连接。基准电压校准模块40用于采集电池采样芯片100的供电电压及模数转换模块20的供电电压；以及将电池采样芯片100的供电电压与模数转换模块20的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发数据控制模块30报警。通过基准电压校准模块40能够有效地识别出模数转换模块20的供电电压是否异常，进而避免出现因环境因素干扰，导致电池采样芯片100的采样精度不准的情况，进一步地提高了电池采样芯片100的可靠性。
在另一实施例中，基准电压校准模块40还与选择器模块10连接。
基准电压校准模块40还用于采集选择器模块10的供电电压，以及将电池采样芯片100的供电电压与选择器模块10的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发数据控制模块30报警。通过基准电压校准模块40能够有效地识别出选择器模块10的供电电压是否异常，进而避免出现因环境因素干扰，导致电池采样芯片100的采样精度不准的情况，进一步地提高了电池采样芯片100的可靠性。
可选地，电池采样芯片100还包括休眠检测模块50。休眠检测模块50分别与模数转换模块20及数据控制模块30连接。
休眠检测模块50用于在与电池采样芯片连接的设备处于休眠状态时，将模数转换模块20传输的转换后的状态数据与预设值进行比较，当比较结果不一致时，则触发数据控制模块30报警。
需要说明的是，上述的预设值为正常休眠时的状态数据对应的数字量，比如当状态数据为电压数据时，则预设值为正常休眠时的电压数据对应的数字量；又比如当状态数据为温度数据时，则预设值为正常休眠时的温度数据对应的数字量。
本申请实施例中，将休眠检测模块50也集成在电池采样芯片100中，与现有技术将休眠检测模块50设置在电池管理***的控制器中相比，可以节省控制器的空间资源以及能耗。
请参阅图5，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电池管理***200。该电池管理***200包括控制器300以及上述实施例所提供的电池采样芯片100。
其中控制器300与电池采样芯片100的数据控制模块30连接，控制器300用于获取电池采样芯片100采集的电池的状态数据。
当电池包括第一组电芯时，则控制器300用于获取电池采样芯片100采集的第一组电芯的状态数据。当电池包括第一组电芯和第二组电芯时，则控制器300用于获取电池采样芯片100采集的第一组电芯和第二组电芯的状态数据。
其中，控制器300可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。控制器300也可以是通用处理器，例如，可以是为控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。此外，通用处理器可以是微处理器或者任何常规处理器等。
电池管理***200可以设置在包含电池的用电设备上，如新能源汽车、无人机、终端设备等等，本申请不作限定。比如当上述电池管理***200设置在新能源汽车上时，此时电池管理***200为BMS(Battery Management System，电池管理***)***，通过改进的电池采样芯片，可以使得该新能源汽车达到性能指标ASIL(Automotive Safety Integration Level，汽车安全完整性等级)-D级别。需要说的是，ASIL分为A、B、C、D四个等级，ASIL-D为最高等级，ASIL-A为最低等级。
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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种电池采样芯片，其特征在于，包括：
    选择器模块，包括：第一数据选择器和第二数据选择器；所述第一数据选择器和所述第二数据选择器均用于采集第一组电芯的状态数据；
    模数转换模块，与所述第一数据选择器和所述第二数据选择器连接，所述模数转换模块用于当所述第一数据选择器和所述第二数据选择器各自采集的所述第一组电芯的状态数据不相同时，向所述第一数据选择器和所述第二数据选择器发送第一异常反馈指令，以及当所述第一数据选择器和所述第二数据选择器各自采集的所述第一组电芯的状态数据相同时，将所述第一组电芯的状态数据进行模数转换；
    数据控制模块，与所述模数转换模块连接，所述数据控制模块用于接收所述模数转换模块发送的转换后的状态数据，以及当在预设时长内未接收到所述模数转换模块发送的所述转换后的状态数据时，发出报警信息。
  2. 根据权利要求1所述的电池采样芯片，其特征在于，所述选择器模块还包括第三数据选择器和第四数据选择器；
    所述第三数据选择器和所述第四数据选择器均用于采集第二组电芯的状态数据；其中，所述第一组电芯和所述第二组电芯包括一个相同的第一电芯；所述第一组电芯和所述第二组电芯属于相同设备；
    所述模数转换模块还与所述第三数据选择器和所述第四数据选择器连接，所述模数转换模块还用于当所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第二组电芯的状态数据不相同时，向所述第三数据选择器和所述第四数据选择器发送第二异常反馈指令；当所述第一数据选择器、所述第二数据选择器、所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第一电芯的状态数据不相同时，向所述第一数据选择器、所述第二数据选择器、所述第三数据选择器和所述第四数据选择器发送第三异常反馈指令；以及当所述第三数据选择器和所述第四数据选择器各自采集的所述第二组电芯的状态数据相同时，将所述第二组电芯的状态数据进行模数转换。
  3. 根据权利要求1所述的电池采样芯片，其特征在于，所述模数转换模块包括第一模数转换单元、第二模数转换单元及采样数据比较单元；
    所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元为两个具有不同精度的模数转换单元；所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元均与所述第一数据选择器、所述第二数据选择器及所述采样数据比较单元连接；所述采样数据比较单元还与所述数据控制模块连接；
    所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元均用于将所述第一组电芯的状态数据进行模数转换；
    所述采样数据比较单元用于获取所述第一模数转换单元和所述第二模数转换单元转换后的数字量，并将两个数字量分别转化为第一精度下的数字量；当第一精度下的两个数字量相同时，则将所述第一精度下的数字量发送至所述数据控制模块；其中，所述第一精度下的数字量为所述转换后的状态数据；当所述第一精度下的两个数字量不相同时，则触发所述数据控制模块报警。
  4. 根据权利要求3所述的电池采样芯片，其特征在于，所述第一模数转换单元为11比特的模数转换单元，所述第二模数转换单元为16比特的模数转换单元。
  5. 根据权利要求3所述的电池采样芯片，其特征在于，所述采样数据比较单元还用于当所述第一精度下的两个数字量不相同时，锁定故障的模数转换单元；其中，所述故障的模数转换单元为所述第一精度下的两个数字量中与预设量差值较大的数字量对应的模数转换单元。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池采样芯片，其特征在于，所述电池采样芯片还包括基准电压校准模块；所述基准电压校准模块分别与所述模数转换模块及所述数据控制模块连接；
    所述基准电压校准模块用于采集所述电池采样芯片的供电电压及所述模数转换模块的供电电压；以及将所述电池采样芯片的供电电压与所述模数转换模块的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
  7. 根据权利要求6所述的电池采样芯片，其特征在于，所述基准电压校准模块还与所述选择器模块连接，所述基准电压校准模块还用于采集所述选择器模块的供电电压，以及将所述电池采样芯片的供电电压与所述选择器模块的供电电压进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
  8. 根据权利要求1至7中任一项所述的电池采样芯片，其特征在于，所述电池采样芯片还包括休眠检测模块；
    所述休眠检测模块分别与所述模数转换模块及所述数据控制模块连接，所述休眠检测模块用于在与所述电池采样芯片连接的设备处于休眠状态时，将所述模数转换模块传输的所述转换后的状态数据与预设值进行比较，当比较结果不一致时，则触发所述数据控制模块报警。
  9. 根据权利要求1至8中任一项所述的电池采样芯片，其特征在于，所述状态数据包括电压数据和/或温度数据。
  10. 一种电池管理***，其特征在于，包括控制器以及如权利要求1-9中任一项所述的电池采样芯片；所述控制器与所述电池采样芯片的数据控制模块连接，所述控制器用于获取所述电池采样芯片采集的电池的状态数据。
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