[實用新型]一種電平遷移模塊及電池管理系統多主機通信裝置

有效

• 申請號: 201720312027.3
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN206698247U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 歐奔;肖兵;肖斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L12/413
• 分類號: H04L12/413;H04L12/40;H04B3/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本實用新型汽車電子與汽車通信技術領域，特別涉及一種電平遷移模塊及電池管理系統多主機通信裝置。

背景技術

面對日益嚴峻的能源匱乏和環境污染等問題，發展新能源汽車是緩解節能減排壓力的有效途徑，新能源汽車技術受到高度重視。

由于單個電池電壓和能量不足以讓電動汽車運行，所以一般電動汽車的電源是由很多電池串聯而來，這就需要專門的電池管理系統(Battery Management System，BMS)來監測電池。電池管理系統是電池系統的重要組成部分，它通過對鋰電池的在線監測和估算，得到當前電池的狀況，例如電池荷電狀態(State Of Charge，SOC)、電池健康狀態(State Of Health，SOH)等，還可以利用當前狀態和一些算法，得到電池壽命(State Of Life，SOL)估計，或進行電池均衡，實現電池熱管理、深度充電/放電的保護等功能。

而一個普通的電池管理芯片，并不能監測全部的電池，所以需要多個電池管理芯片協同工作。多個電池管理芯片所采集的信息，都需要傳給主控制器，這就需要可靠安全的通信方式。

傳統電池管理系統中，當主控制器與電池管理芯片通信模式為主從模式時，主控制器作為主機，電池管理芯片作為從機，主控制器要輪詢電池管理芯片搜集的電池信息，即主機要每隔一段時間與從機進行通信，先是與第一個從機進行讀取或改寫數據操作，然后換下一個從機，以此類推，直到把所有從機的數據讀取或改寫完畢。采用這種主從模式的不足是，當某一從機檢測到電池異常情況時，也只能在被動的情況下(主機剛好與該從機通信)傳達至主機，不然只能等到下一個主機輪詢周期。對于電池管理系統來說，這種通信模式并不是最優的，影響了異常電池的及時維護。

由于電池串聯導致電壓越疊越高的特性，各電池管理芯片之間的參考地是不一樣的，也就是相互間不能直接通信，否則會由于超過芯片最高耐壓值而損壞芯片，甚至發生危險。為解決該問題，可對兩個芯片之間的通信進行電氣隔離，從而得到可靠安全的通信。現有技術中，電池管理系統解決不同電池管理芯片之間無法共地的問題，均是采用光耦、變壓器或者數字隔離器的方案。而這些方案存在以下不足：一、光耦傳輸速度有限、功耗大、只能單向傳輸信號并且發光二極管易受時間及溫度的影響而老化；二、變壓器尺寸大，且有電磁輻射；三、數字隔離器價格昂貴，且每個接口需要一個數字隔離器，可擴展性弱。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種電平遷移模塊，能夠實現不同電平的芯片的通信，避免使用昂貴的通信隔離芯片，只用簡單可行的電路就能實現可靠通信。

本實用新型的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于上述電平遷移模塊的電池管理系統多主機通信裝置，能夠實現不同電平的電池管理芯片的通信。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：一種電平遷移模塊，包括一個把低電壓電平信號轉換為高電壓電平信號的第一遷移電路和一個把高電壓電平信號轉換為低電壓電平信號的第二遷移電路；第一遷移電路和第二遷移電路并聯組成一個電平遷移模塊實現通信信號的雙向傳遞。

優選的，把低電壓電平信號轉換為高電壓電平信號的第一遷移電路中，包括第一MOS管(Q1)和第一電阻(R1)、第二電阻(R2)，第一MOS管(Q1)為N型，其源極連接低電平芯片通信端口，柵極連接低電平芯片的高電平輸出(VCC1)，漏極連接第一電阻(R1)，第一電阻(R1)的另一端連接高電平芯片通信端口，在第一電阻(R1)和高電平芯片通信端口中間，通過一個上拉第二電阻(R2)連接到高電平芯片的高電平輸出(VCC2)。

優選的，把高電壓電平信號轉換為低電壓電平信號的第二遷移電路中，包括第二MOS管(Q2)、第三MOS管(Q3)和第三電阻(R3)、第四電阻(R4)，第二MOS管為P型，第三MOS管為N型，其中第二MOS管(Q2)源極連接高電平芯片的高電平輸出(VCC2)，柵極連接高電平芯片通信端口，漏極連接第三MOS管(Q3)的柵極并將在兩者連線的中點通過第四電阻(R4)接低電平芯片的參考地(GND1)，而第三MOS管(Q3)源極連接低電平芯片的參考地(GND1)，漏極通過上拉第三電阻(R3)接低電平芯片的高電平輸出(VCC1)，在第三電阻(R3)和漏極之間連接低電平芯片通信端口。

進一步的，通過設置電平遷移模塊內電阻的阻值以適應不同芯片間的電壓差。