电池电子部件及具有其的新能源汽车
阅读：376发布：2020-05-11
专利汇可以提供电池电子部件及具有其的新能源汽车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及一种 电池 电子 部件，包括 控制器 、电源 电路 和多个前端采集芯片；电源电路与控制器的电源输入端电连接，用于对控制器提供驱动 电压 ；多个前端采集芯片以菊花链方式依次级联；多个前端采集芯片的输入/输出端与 汽车 的电池系统中的电池 单体 一一对应电连接，用于采集各电池单体的数据，并将采集到的数据通过菊花链依次传输至控制器；其中，位于菊花链首部的前端采集芯片与控制器通信连接，用于向控制器上传获取到的各电池单元的数据，并接收控制器下发的各项控制命令，通过菊花链将各控制命令依次传递至各前端采集芯片。其有效简化了电池电子部件的电路结构，降低了电路成本。(ESM)同样的 发明 创造已同日申请发明 专利，下面是电池电子部件及具有其的新能源汽车专利的具体信息内容。
1.一种电池电子部件，其特征在于，包括控制器、电源电路和多个前端采集芯片；
所述电源电路与所述控制器的电源输入端电连接，用于对所述控制器提供驱动电压；
多个前端采集芯片以菊花链方式依次级联；
多个所述前端采集芯片的输入/输出端与汽车的电池系统中的电池单体一一对应电连接，用于采集各所述电池单体的数据，并将采集到的数据通过所述菊花链依次传输至所述控制器；
其中，位于所述菊花链首部的前端采集芯片与所述控制器通信连接，用于向所述控制器上传获取到的各所述电池单体的数据，并接收所述控制器下发的各项控制命令，通过所述菊花链将各所述控制命令依次传递至各所述前端采集芯片。
2.根据权利要求1所述的电池电子部件，其特征在于，每个所述前端采集芯片均具有低侧串行端口和高侧串行端口；且
每个所述前端采集芯片的所述低侧串行端口和所述高侧串行端口处均设置有芯片选择线；
其中，位于所述菊花链首部的前端采集芯片通过高侧串行端口处的芯片选择线与所述控制器的电连接；且
多个所述前端采集芯片中，每相邻两个前端采集芯片通过对应的低侧串行端口处的芯片选择线与高侧串行端口处的芯片选择线之间的电连接进行通讯。
3.根据权利要求1或2所述的电池电子部件，其特征在于，所述前端采集芯片的个数为三个。
4.根据权利要求1所述的电池电子部件，其特征在于，还包括变压器隔离芯片；
所述变压器隔离芯片电连接在所述控制器与位于所述菊花链首端的前端采集芯片之间，用于进行电气隔离。
5.根据权利要求1所述的电池电子部件，其特征在于，还包括通信电路；
所述通信电路的一端与所述控制器电连接，另一端用于电连接所述汽车的上位机，用于进行所述控制器与所述上位机之间的数据通信。
6.根据权利要求1所述的电池电子部件，其特征在于，所述电源电路包括DC-DC变换器；
所述DC-DC变换器的一端与供电电源电连接，另一端与所述控制器的电源输入端电连接。
7.根据权利要求1所述的电池电子部件，其特征在于，所述控制器为单片机；且位于所述菊花链首部的前端采集芯片与所述控制器之间采用SPI通信总线电连接。
8.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的电池电子部件。
9.根据权利要求8所述的新能源汽车，其特征在于，还包括上位机；
所述电池电子部件的个数为多个；且
多个所述电池电子部件并行连接后，通过连接总线与所述上位机通信连接。
电池电子部件及具有其的新能源汽车
技术领域
[0001] 本公开涉及汽车电子配件技术领域，尤其涉及一种电池电子部件及具有其的新能源汽车。
背景技术
[0002] 新能源汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。相关技术中，用于管理电动汽车锂电池的电池电子部件所选用的前端采集芯片，多采用板内并联的方式进行设计。但是，由于目前对电动汽车续航里程的需求越来越高，装配的电池单体串数也就越来越多，电池串数增加，并联的支路也需要增加，这就使得电池电子部件的结构较为复杂。
实用新型内容
实用新型内容
[0003] 有鉴于此，本公开提出了一种电池电子部件及具有其的新能源汽车，可以有效简化电池电子部件的电路结构，降低电路成本。
[0004] 根据本公开的一方面，提供了一种电池电子部件，包括控制器、电源电路和多个前端采集芯片；
[0006] 多个前端采集芯片以菊花链方式依次级联；
[0007] 多个所述前端采集芯片的输入/输出端与汽车的电池系统中的电池单体一一对应电连接，用于采集各所述电池单体的数据，并将采集到的数据通过所述菊花链依次传输至所述控制器；
[0008] 其中，位于所述菊花链首部的前端采集芯片与所述控制器通信连接，用于向所述控制器上传获取到的各所述电池单元的数据，并接收所述控制器下发的各项控制命令，通过所述菊花链将各所述控制命令依次传递至各所述前端采集芯片。
[0009] 在一种可能的实现方式中，每个所述前端采集芯片均具有低侧串行端口和高侧串行端口；且
[0010] 每个所述前端采集芯片的所述低侧串行端口和所述高侧串行端口处均设置有芯片选择线；
[0011] 其中，位于所述菊花链首部的前端采集芯片通过高侧串行端口处的芯片选择线与所述控制器的电连接；且
[0012] 多个所述前端采集芯片中，每相邻两个前端采集芯片通过对应的低侧串行端口处的芯片选择线与高侧串行端口处的芯片选择线之间的电连接进行通讯。
[0013] 在一种可能的实现方式中，所述前端采集芯片的个数为三个。
[0014] 在一种可能的实现方式中，还包括变压器隔离芯片；
[0015] 所述变压器隔离芯片电连接在所述控制器与位于所述菊花链首端的前端采集芯片之间，用于进行电气隔离。
[0016] 在一种可能的实现方式中，还包括通信电路；
[0017] 所述通信电路的一端与所述控制器电连接，另一端用于电连接所述汽车的上位机，用于进行所述控制器与所述上位机之间的数据通信。
[0018] 在一种可能的实现方式中，所述电源电路包括DC-DC变换器；
[0019] 所述DC-DC变换器的一端与供电电源电连接，另一端与所述控制器的电源输入端电连接。
[0020] 在一种可能的实现方式中，所述控制器为单片机；且
[0021] 位于所述菊花链首部的前端采集芯片与所述控制器之间采用SPI通信总线电连接。
[0022] 根据本公开的另一方面，还提供了一种新能源汽车，包括前面任一所述的电池电子部件。
[0023] 在一种可能的实现方式中，还包括上位机；
[0024] 所述电池电子部件的个数为多个；且
[0025] 多个所述电池电子部件并行连接后，通过连接总线与所述上位机通信连接。
[0026] 本公开实施例的电池电子部件通过设置多个前端采集芯片以菊花链方式依次级联的方式，由多个前端采集芯片采集各电池单体的数据，并将采集到的数据通过菊花链依次传输至控制器。这就使得多个前端采集芯片与控制器之间的通信只需要通过位于菊花链首部的前端采集芯片与控制器交互通讯即可实现。位于菊花链后侧的各前端采集芯片(即，多个前端采集芯片中除位于菊花链首部的前端采集芯片外其余的前端采集芯片)与控制器之间不需要直接通信，也就没有电气连接，只需要与各自前侧相邻的前端采集芯片相连即可。在电池单体的个数增多，需要增加前端采集芯片时，只需在菊花链的尾部增加相应的前端采集芯片即可，不需要增加与控制器之间的线束，因此有效简化了电池电子部件的电路结构，降低了电路成本。
附图说明
[0029] 图1示出本公开实施例的电池电子部件的电路原理示意图。
具体实施方式
[0030] 以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0031] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0032] 另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
[0033] 图1示出本公开实施例的电池电子部件100的电路原理示意图。参阅图1，在本公开实施例的电池电子部件100中，包括控制器120、电源电路110和多个前端采集芯片130。此处，需要指出的是，前端采集芯片130可以采用现有的用于采集电池的电压数据、温度数据等对电池进行检测的各种电路或芯片，此处不对其进行具体限定。
[0034] 其中，电源电路110与控制器120的电源输入端电连接，用于对控制器120提供驱动电压。多个前端采集芯片130以菊花链方式依次级联。多个前端采集芯片130的输入/输出端与汽车的电池系统的电池组200中的电池单体一一对应电连接，用于采集各电池单体的数据，并将采集到的数据通过菊花链依次传输至控制器120。
[0035] 其中，位于菊花链首部的前端采集芯片130与控制器120通信连接，用于向控制器120上传获取到的各电池单元的数据，并接收控制器120下发的各项控制命令，通过菊花链将各控制命令依次传递至各前端采集芯片130。
[0036] 由此，本公开实施例的电池电子部件100通过设置多个前端采集芯片130以菊花链方式依次级联的方式，由多个前端采集芯片130采集各电池单体的数据，并将采集到的数据通过菊花链依次传输至控制器120。这就使得多个前端采集芯片130与控制器120之间的通信只需要通过位于菊花链首部的前端采集芯片130与控制器120交互通讯即可实现。位于菊花链后侧的各前端采集芯片130(即，多个前端采集芯片130中除位于菊花链首部的前端采集芯片130外其余的前端采集芯片130)与控制器120之间不需要直接通信，也就没有电气连接，只需要与各自前侧相邻的前端采集芯片130相连即可。在电池单体的个数增多，需要增加前端采集芯片130时，只需在菊花链的尾部增加相应的前端采集芯片130即可，不需要增加与控制器120之间的线束，因此有效简化了电池电子部件100的电路结构，降低了电路成本。
[0037] 同时，通过设置多个前端采集芯片130以菊花链方式依次级联，这就使得多个前端采集芯片130相互之间串行通信，在增加前端采集芯片130时，不会增加与控制器120通信连接的总线的通信负担，因而也就不会影响控制器120与其通信连接的位于菊花链首部的前端采集芯片130之间通信总线的通信效率。
[0038] 在一种可能的实现方式中，多个前端采集芯片130以菊花链方式依次级联时，各前端采集芯片130与各自相邻的前端采集芯片130之间的通信可以通过以下方式来实现。即，每个前端采集芯片130均具有低侧串行端口和高侧串行端口。并且，每个前端采集芯片130的低侧串行端口和高侧串行端口中均设置有芯片选择线。
[0039] 其中，位于菊花链首部的前端采集芯片130通过高侧串行端口处的芯片选择线与控制器120的电连接。多个前端采集芯片130中，每相邻两个前端采集芯片130通过对应的低侧串行端口处的芯片选择线与高侧串行端口处的芯片选择线之间的电连接进行通讯。
[0040] 举例来说，在本公开实施例的电池电子部件100中，前端采集芯片130的个数可以为三个，分别为第一前端采集芯片、第二前端采集芯片和第三前端采集芯片。对应的，汽车的电池系统中电池单体的个数为36个，且这36个电池单体串联连接。
[0041] 其中，第一前端采集芯片、第二前端采集芯片和第三前端采集芯片以菊花链方式依次级联。第一前端采集芯片、第二前端采集芯片和第三前端采集芯片均具有低侧串行端口和高侧串行端口。同时，第一前端采集芯片、第二前端采集芯片和第三前端采集芯片各自的低侧串行端口和高侧串行端口处均设置有芯片选择线。
[0042] 其中，第一前端采集芯片通过其高侧串行端口与控制器120通信连接，并且第一前端采集芯片的高侧串行端口处的芯片选择线与控制器120电连接。第一前端采集芯片的低侧串行端口与第二前端采集芯片的高侧串行端口电连接。第二前端采集芯片的低侧串行端口与第三前端采集芯片的高侧串行端口电连接。同时，第一前端采集芯片的低侧串行端口处的芯片选择线与第二前端采集芯片的高侧串行端口处的芯片选择线电连接。第二前端采集芯片的低侧串行端口处的芯片选择线与第三前端采集芯片的高侧串行端口处的芯片选择线电连接。
[0043] 并且，第一前端采集芯片电连接在汽车的电池系统中前12个电池单体串联连接后的串联电池组的两端。第二前端采集芯片电连接在电池系统中，中间12个电池单体串联连接后的串联电池组的两端。第三前端采集芯片电连接在电池系统中后12个电池单体串联连接后的串联电池组的两端。
[0044] 由此，在第一前端采集芯片采集到前12个电池单体串联形成的电池组的数据(可以包括串联电池组的电压数据、温度数据)后，可以直接通过其高侧串行端口将采集到的数据上传至控制器120。第二前端采集芯片采集到中间12个电池单体串联形成的电池组的数据后，则通过其高侧串行端口将数据以菊花链通信方式传输至第一前端采集芯片，进而再由第一前端采集芯片上传至控制器120。第三前端采集芯片采集到后12个电池单体串联形成的电池组的数据后，同样通过其高侧串行端口将数据以菊花链通信方式传输至第二前端采集芯片，进而再由第二前端采集芯片将接收到的数据以同样的传输方式传输至第一前端采集芯片，最后再由第一前端采集芯片将接收到的数据上传至控制器120。
[0045] 控制器120在接收到数据后，对数据进行分析处理并上传至汽车的上位机300，同时在接收到上位机300下发的控制命令后，可以通过以菊花链的方式将控制命令依次传输至各前端采集芯片130，由各前端采集芯片130根据接收到的控制命令对其所电连接的电池组进行相应的控制。如：对电池中电压较高的电池单体进行电压均衡控制。
[0046] 其中，需要说明的是，在控制器120下发控制命令至相应的前端采集芯片130时，可以通过控制各前端采集芯片130的低侧串行端口处的芯片选择线和高侧串行端口处的芯片选择线来实现。
[0047] 在一种可能的实现方式中，各前端采集芯片130的芯片选择线均可设置为低电平有效。由此，控制器120在下发控制命令至相应的前端采集芯片130时，可以通过拉低该前端采集芯片130的芯片选择线的电平来进行。
[0048] 举例来说，当控制器120需要向第三前端采集芯片下发控制命令时，控制器120首先将控制命令下发至第一前端采集芯片，并由第一前端采集芯片通过拉低其低侧串行端口处的芯片选择线的电平来拉低第二前端采集芯片的高侧串行端口处的芯片选择线，以使能第二前端采集芯片，使得第二前端采集芯片接收第一前端采集芯片传输过来的控制命令。同时，第二前端采集芯片通过拉低其低侧串行端口处的芯片选择线的电平来拉低第三前端采集芯片的高侧串行端口处的芯片选择线，以使能第三前端采集芯片，使得第三前端采集芯片接收第二前端采集芯片传输的控制命令，从而再根据接收到的控制命令执行相应的操作。
[0049] 由此，本公开实施例的电池电子部件100，通过在各前端采集芯片130的低侧串行端口和高侧串行端口处均设置芯片选择线，并设置芯片选择线低电平有效，从而通过位于菊花链前级(也可称为前侧)的前端采集芯片130通过拉低其低侧串行端口处的芯片选择线来拉低位于其下一级的前端采集芯片130的高侧串行端口处的芯片选择线，来达到使能下一级的前端采集芯片130的目的。即，只需要在各前端采集芯片130上设置两根芯片选择线即可实现，这也就更进一步地简化了电池电子部件100的电路结构，降低了成本。
[0050] 进一步的，参阅图1，本公开实施例的电池电子部件100中还可以包括变压器隔离芯片140。变压器隔离芯片140电连接在控制器120与位于菊花链首端的前端采集芯片130之间，用于隔离电源电路110的电压和控制器120的工作电压，从而实现电气隔离。通过在控制器120与位于菊花链首部的前端采集芯片130之间电连接变压器隔离芯片140，更进一步地提高了电池电子部件100的可靠性和安全性。
[0051] 另外，控制器120与汽车的上位机300之间的通讯可以通过通信电路150来实现。即，在本公开实施例的电池电子部件100中，还可以包括通信电路150。其中，通信电路150的一端与控制器120电连接，另一端用于电连接汽车的上位机300，用于进行控制器120与上位机300之间的数据通信。此处，本领域技术人员可以理解的是，通信电路150可以采用现有的通信器件来实现，此处不再进行赘述。
[0052] 更进一步地，在本公开实施例的电池电子部件100中，电源电路110包括DC-DC变换器。DC-DC变换器的一端与供电电源电连接，另一端与控制器120的电源输入端电连接，用于将供电电源输出的电压(可以为12V或24V)进行电压转换，转换为控制器120能够承受的稳定的工作电压(如：5V)。同理，本领域技术人员可以理解的是，电源电路110可以采用现有的各种提供驱动电压的电路。因此，此处也不再进行赘述。
[0053] 其中，还需要说明的是，控制器120可以为单片机。并且，位于菊花链首部的前端采集芯片130与控制器120之间采用SPI通信总线电连接。
[0054] 相应的，基于前面任一所述的电池电子部件100，本公开实施例还提供了一种新能源汽车。本公开实施例的新能源汽车包括如上任一所述的电池电子部件100。
[0055] 在一种可能的实现方式中，本公开实施例的新能源汽车还可以包括上位机300。此处，需要指出的是，上位机300可以是新能源汽车的电池系统的主机。同时，在本公开实施例的新能源汽车中，电池电子部件100的个数可以为多个。并且，多个电池电子部件100并行连接，并通过连接总线与上位机300通信连接。
[0056] 应当指出的是，在电池电子部件100中包括有通信电路150时，通信电路150可以为隔离CAN通信电路。每个电池电子部件100均设置一隔离CAN通信电路，为电池电子部件100提供CAN通信功能。多个电池电子部件100通过隔离CAN通信电路连接到上位机300的CAN总线上，由上位机300来读取每个电池电子部件100检测到的信息，并对读取到的信息进行综合处理。
[0057] 应当指出的是，在本公开实施例的新能源汽车中，在电池电子部件100的个数为多个时，每个电池电子部件100与新能源汽车的电池系统的电连接可以通过以下方式来实现。
[0058] 其中，新能源汽车的电池系统包括多个串联连接的电池包。每个电池包又包括多个串联连接的电池单体。此处，需要说明的是，每个电池包内的电池单体的个数可以相同，也可不同。
[0059] 多个电池电子部件100与多个电池包一一对应电连接。每个电池电子部件100与对应的电池包电连接时，通过电池电子部件100中各前端采集芯片130与电池包中的预设个数的电池单体串联形成的各电池组一一对应电连接。
[0060] 举例来说，新能源汽车的电池系统包括三个串联连接的电池包，分别为第一电池包、第二电池包和第三电池包。其中，第一电池包中具有三组串联连接的电池组，每组电池组均包括12个串联连接的电池单体。第二电池包同样具有三组串联连接的电池组，每组电池组包括12个串联连接的电池单体。第三电池包同样可以包括三组串联连接的电池组，每组电池组包括8个串联连接的电池单体。
[0061] 相应的，电池电子部件100的个数也为三个，分别为第一电池电子部件、第二电池电子部件和第三电池电子部件。其中，每个电池电子部件100中均设置有三个前端采集芯片130。并且，第一电池电子部件与第一电池包电连接，第二电池电子部件与第二电池包电连接，第三电池电子部件与第三电池包电连接。其中，第一电池电子部件中的三个前端采集芯片130分别与第一电池包中的三组电池组一一对应电连接。第二电池电子部件中的三个前端采集芯片130分别与第二电池包中的三组电池组一一对应电连接。第三电池电子部件中的三个前端采集芯片130分别与第三电池包中的三组电池组一一对应电连接。各前端采集芯片130与各电池组的连接方式前面已经有所描述，此处不再进行赘述。
[0062] 由此，本公开实施例的新能源汽车，通过设置前面任一所述的电池电子部件100，由前面任一所述的电池电子部件100对新能源汽车的电池系统进行管理，在保证新能源汽车的安全性和可靠性的同时，有效简化了电池系统管理部件(即，电池电子部件100)的电路结构，降低了电路成本。
[0063] 以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
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