一种电池管理系统及其电池切换矩阵互锁电路和互锁方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池管理系统及其电池切换矩阵互锁电路和互锁方法，该互锁电路包括依次连接的处理模块、开关选通模块和切换开关矩阵；切换开关矩阵由开关选通模块控制其开合；开关选通模块包括第一和第二译码单元，第一译码单元的第一信号输出端口与切换开关矩阵中的m个第一类切换开关的控制端连接，第二译码单元的第二信号输出端口与切换开关矩阵中的n个第二类切换开关的控制端连接。本发明专利技术利用了数字译码的方法，提高互锁串数，且提高多串数容错能力，利用分组方式避免多个电池(至少两个)同时导通，实现通道选通的抗干扰，设计上保证在同一时刻只有一路输出有效。

A battery management system and its battery switching matrix interlocking circuit and interlocking method

【技术实现步骤摘要】
一种电池管理系统及其电池切换矩阵互锁电路和互锁方法
本专利技术涉及电池管理领域，特别是涉及一种电池管理系统及其电池切换矩阵互锁电路和互锁方法。
技术介绍
锂离子电池等新型电池在串联使用时，为了保证电池的安全使用，一般需要配置电池管理系统(BMS)。BMS的作用主要用来实时检测电池单体的电压，单体电压采集方案市场上目前主流的有两种方案，一种是芯片厂商提供的专用集成芯片，一个芯片采样12串，供BMS开发厂商进行组合和使用。另外一种是使用开关矩阵，进行电池单体切换和采样。其中集成芯片采样电池数不够灵活，使用和接线有很多弊端。开关矩阵方案方便客户灵活配置电池管理数量，受走线影响很小。电池搭配灵活。BMS在使用开关切换矩阵方式中，都会使用到类似三八译码器、多路选通器等IO扩展的元器件，在使用中，这类器件需要合理的避免误导通，提高开关的容错能力，不然很可能导致电池电压直接进入到板子，损坏开关器件或者采样相关的低压器件，造成BMS系统故障，所以在BMS设计时，尤其是串数不断增加的情况下，对切换开关的容错能力要求更高。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种电池管理系统及其电池切换矩阵互锁电路和互锁方法，以解决上述现有技术存在的容错能力低的技术问题。为此，本专利技术提出一种用于电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路，包括依次连接的处理模块、开关选通模块和切换开关矩阵；切换开关矩阵由开关选通模块控制其开合；开关选通模块包括第一和第二译码单元，第一译码单元的第一信号接收端口连接处理模块的第一控制输出端口，第二译码单元的第二信号接收端口连接处理模块的第二控制输出端口，第一译码单元的第一信号输出端口与切换开关矩阵中的m个第一类切换开关的控制端连接，第二译码单元的第二信号输出端口与切换开关矩阵中的n个第二类切换开关的控制端连接。优选地，开关选通模块设置两个或两个以上，两个或两个以上的开关选通模块之间通过第三译码单元实现外部互锁；第三译码单元的第三信号接收端口连接处理模块的第三控制输出端口，第三译码单元的第三信号输出端口与对应个数的开关选通模块的使能端口连接。优选的，第三译码单元包括z个第三信号输出端口，开关选通模块的扩展个数大于等于2小于等于Z。优选地，第一和第二译码单元分别包括两个译码器；第一译码单元的两个译码器各自的第一信号接收端口共接第一控制输出端口，第二译码单元的两个译码器各自的第二信号接收端口共接第二控制输出端口；第一译码单元的两个译码器连接第一类切换开关，第二译码单元的两个译码器连接第二类切换开关；两个译码器的使能端口共接处理模块的片选控制端口，使同一个译码单元下的两个译码器之间形成互锁。优选地，两个译码器为IO扩展元器件，包括三八译码器、多路选通器。优选地，第一和第二译码单元为译码器，译码器I/O扩展个数为1-8个。同时，本专利技术还提出了一种电池管理系统，包括电池组和对电池组进行采样的电压采样单元，电压采样单元包括如上任一的电池切换矩阵互锁电路。此外，本专利技术还提出了一种用于电池管理系统的电池切换矩阵互锁方法，电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路包括依次连接的处理模块、开关选通模块和切换开关矩阵；切换开关矩阵由开关选通模块控制其开合；电池切换矩阵互锁方法包括以下步骤：1)对开关选通模块设置第一和第二译码单元，将第一译码单元的第一信号接收端口连接处理模块的第一控制输出端口，并使第二译码单元的第二信号接收端口连接处理模块的第二控制输出端口；同时将第一译码单元的第一信号输出端口与切换开关矩阵中的m个第一类切换开关的控制端连接，以及将第二译码单元的第二信号输出端口与切换开关矩阵中的n个第二类切换开关的控制端连接；2)第一信号接收端口接收第一控制输出端口的控制信号，控制第一译码单元选择m个第一类切换开关中的一个并将其导通；第二信号接收端口接收第二控制输出端口的控制信号，控制第二译码单元选择n个第二类切换开关中的一个并将其导通，完成对第一类切换开关中各个切换开关之间的互锁，和对第二类切换开关中各个切换开关之间的互锁。优选地，在步骤1)中，在第一和第二译码单元中各分别设置两个译码器；两个译码器各自的第一信号接收端口共接第一控制输出端口；第二译码单元的两个译码器连接第一类切换开关，第二译码单元的两个译码器连接第二类切换开关；两个译码器的使能端口共接处理模块的片选控制端口；步骤2)中：使能端口接收片选控制端口的使能信号，控制同一个译码单元下的两个译码器之间形成互锁。优选地，步骤1)中，在电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路中设置两个或两个以上的开关选通模块和用于使两个或两个以上开关选通模块之间进行外部互锁的第三译码单元，在第三译码单元的第三信号接收端口连接处理模块的第三控制输出端口，在第三译码单元的第三信号输出端口与对应个数的开关选通模块的使能端口连接；步骤2)中，第三信号接收端口接收第三控制输出端口的控制信号，第三信号输出端口输出选通信号，控制对应的开关选通模块的使能端口接收该选通信号，完成两个或两个以上开关选通模块之间进行外部互锁。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术提出的电池管理系统相比于传统的实现方式而言，满足了当下电池组串数越来越多应用背景下不断提高的容错能力要求，本专利技术在使用切换开关矩阵方式中，在应用三八译码器、多路选通器等类似IO扩展的元器件是，通过第一译码单元来控制切换开关矩阵中的第一类切换开关，并使第二译码单元控制切换开关矩阵中的第二类切换开关，第一译码单元和第二译码单元的信号接收端口分别通过处理模块的第一控制输出端口和第二控制输出端口连接，实现两个译码单元的接收不同的控制信号，从而保证第一译码单元和第二译码单元之间能独立工作，互补干扰，连接同一个译码单元的各个切换开关之间可实现互锁，从而避免同一类切换开关之间的误导通，提高切换开关矩阵的容错能力，防止了电池组的电池电压直接进入到电池采样电路的低压侧，损坏开关器件或者采样相关的低压器件，造成BMS系统故障，所以，本专利技术提高了BMS的容错能力，保证了IO扩展的同时实现了互锁。优选的方案中，当上述方案不能满足当下的电池串数时，需进一步的利用IO扩展元器件对电池切换互锁电路进行IO扩展，并保证在扩展的同时，具有的相应的容错能力。为此，可用两个译码器来扩展同一译码单元的IO能力，为了保证相应的容错能力，两个译码器各自的第一信号接收端口共接第一控制输出端口，使能端口共接处理模块的片选控制端口；第一译码单元的两个译码器连接第一类切换开关，第二译码单元的两个译码器连接第二类切换开关；在工作时，同一个译码单元下的两个译码器接收处理模块的同一控制信号，为了实现两个译码器之间的互锁，通过使能端口接收来自片选控制端口的片选信号来保证，两个译码器之间，一个译码器工作时，另外一个译码器便不工作，由此，既提高了IO能力，又具备了互锁或容错的能力。优选的方案中，当用两个译码器来扩展同一译码单元都不能满足当下的电池串数时，需进一步的利用IO扩展元器件对电池切换互锁电路进行IO扩展，并保证在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于：包括依次连接的处理模块、开关选通模块和切换开关矩阵；所述切换开关矩阵由所述开关选通模块控制其开合；所述开关选通模块包括第一和第二译码单元，第一译码单元的第一信号接收端口连接所述处理模块的第一控制输出端口，第二译码单元的第二信号接收端口连接所述处理模块的第二控制输出端口，所述第一译码单元的第一信号输出端口与所述切换开关矩阵中的m个第一类切换开关的控制端连接，所述第二译码单元的第二信号输出端口与所述切换开关矩阵中的n个第二类切换开关的控制端连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于：包括依次连接的处理模块、开关选通模块和切换开关矩阵；所述切换开关矩阵由所述开关选通模块控制其开合；所述开关选通模块包括第一和第二译码单元，第一译码单元的第一信号接收端口连接所述处理模块的第一控制输出端口，第二译码单元的第二信号接收端口连接所述处理模块的第二控制输出端口，所述第一译码单元的第一信号输出端口与所述切换开关矩阵中的m个第一类切换开关的控制端连接，所述第二译码单元的第二信号输出端口与所述切换开关矩阵中的n个第二类切换开关的控制端连接。2.如权利要求1所述的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于，所述开关选通模块设置两个或两个以上，两个或两个以上的所述开关选通模块之间通过第三译码单元实现互锁；所述第三译码单元的第三信号接收端口连接所述处理模块的第三控制输出端口，所述第三译码单元的第三信号输出端口与对应个数的所述开关选通模块的使能端口连接。3.如权利要求2所述的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于，所述第三译码单元包括z个第三信号输出端口，所述开关选通模块的扩展个数大于等于2小于等于Z。4.如权利要求1、2或3所述的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于，所述第一和第二译码单元分别包括两个译码器；所述第一译码单元的两个所述译码器各自的所述第一信号接收端口共接所述第一控制输出端口，所述第二译码单元的两个所述译码器各自的所述第二信号接收端口共接所述第二控制输出端口；所述第一译码单元的两个译码器连接第一类切换开关，所述第二译码单元的两个译码器连接第二类切换开关；两个所述译码器的使能端口共接所述处理模块的片选控制端口，使同一个译码单元下的两个所述译码器之间形成互锁。5.如权利要求1所述的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于，所述第一和第二译码单元为译码器，所述译码器I/O扩展个数为1-8个。6.如权利要求4所述的电池切换矩阵互锁电路，其特征在于，所述两个译码器为IO扩展元器件，包括三八译码器、多路选通器。7.一种电池管理系统，其特征在于：包括电池组和对电池组进行采样的电压采样单元，所述电压采样单元包括如权利要求1-4任一所述的电池切换矩阵互锁电路。8.一种用于电池管理系统的电池切换矩阵互锁方法，所述电池管理系统的电池切换矩阵互锁电路包括依次连接的处理模块、开关选通模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，吕宝良，张志国，胡运平，
申请(专利权)人：深圳市科列技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44