【技术实现步骤摘要】
一种多通道电池管理数字控制集成电路及电池管理电路
[0001]本专利技术属于电池管理
，具体涉及一种多通道电池管理数字控制集成电路及电池管理电路。
技术介绍
[0002]锂离子电池以其循环寿命长、价格较低、高能量比、高比功率、无记忆效应等优点逐渐成为广泛使用的新能源，然而锂电池在使用过程中常出现的差异化性能衰减和安全隐患等问题是不可忽视的。因此，在新能源汽车、储能系统、大功率装备等需要大量使用锂离子电池的应用中，要求BMS对电池的电压、电流以及温度等信息进行动态的监测，以此来计算电池的状态信息。同时，监测电池的异常信息，对电池提供过压保护、欠压保护、过温保护、过流保护等功能，并根据电池电量对各节电池进行电池均衡以减小电池间的差异化。
[0003]在电池管理系统的PCB电路实现中可通过独立的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)芯片或是可编程阵列器件写入控制逻辑从而实现对各电池通道电压、温度、电流监测器件的控制，实现监测通道和电池均衡通道的有效选通；可通过MCU实现对各项数据及异常状态的存储；通过MCU与电池均衡芯片的通信实现电池均衡策略的控制。MCU与每个功能模块单独通信，并在接收到数据后在MCU中进行数据处理。
[0004]由于MCU要与每个功能模块单独通信，控制复杂、效率低下、易出现误差，同时在电路实现上占据更大面积和更多的连线，增大了成本。同时，需要在MCU上实现数据存储、采集结果校正以及数据计算等多种功能，对MCU的性能的要求更高，又进一步增大了电路成本。>
技术实现思路
[0005]为了解决相关技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多通道电池管理数字控制集成电路及电池管理电路。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种多通道电池管理数字控制集成电路，包括：
[0007]模拟电路单元，包括主通道、均衡通道和辅助通道；每个通道包含控制开关；每个主通道和每个均衡通道均对应一个电池模块，每个主通道用于采集对应的电池模块的电压数据，每个辅助通道用于采集多通道电池管理数字控制集成电路的外部数据和内部数据；每个均衡通道用于均衡对应的电池模块的电压；
[0008]稳压单元，用于为数字控制单元提供电源电压；
[0009]振荡单元，用于为数字控制单元提供时钟信号；
[0010]数字控制单元，用于根据微控制器的指令生成控制信号；在控制信号为目标通道的转换信号时，根据时钟信号向目标通道的控制开关发送状态切换信号，目标通道为至少一个主通道或辅助通道；在控制信号为目标均衡通道的均衡信号时，根据时钟信号向目标均衡通道发送均衡控制信号；在控制信号为读/写信号时，将读/写信号发送至寄存器单元；将寄存器单元读出的数据发送至微控制单元；
[0011]目标通道，用于在自身的控制开关根据状态切换信号进行通断状态的切换后，采
集电压数据、外部数据或内部数据；
[0012]目标均衡通道，用于在自身的控制开关根据均衡控制信号进行通断状态的切换后，对对应的电池模块的电压进行均衡；
[0013]寄存器单元，用于存储电压数据、外部数据、内部数据和配置数据；根据读/写信号写入微控制器的配置数据或读出存储的数据；根据采集数据确定并存储电池模块的状态信息。
[0014]本专利技术具有如下有益技术效果：
[0015]通过混合信号集成电路设计技术，将多种功能模块的控制单元集成在同一电路中，对多通道监测、电池保护和电池均衡管理等功能进行了统一的集中控制，通过执行MCU的指令，便可进行监测通道和电池均衡通道的有效选通，以及各项数据的采集及电池状态的诊断和存储，不仅电路集成度高，节约了电路面积，降低了布局布线复杂度，节省了系统电路功耗，还缓解了因MCU要与每个功能模块单独通信而造成控制复杂、效率低下、易出现误差的情况，并且，不需要MCU再进行各项数据的存储及电池状态的诊断，降低了对MCU的性能要求，更易于进行电池的管理。
[0016]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的多通道电池管理数字控制集成电路的一个结构框图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的示例性的一种通用形式指令的编码方式示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例提供的示例性的多通道电池管理数字控制集成电路的另一个结构框图；
[0020]图4为本专利技术实施例提供的示例性的电压转换控制单元执行转换信号时的状态流程图；
[0021]图5为本专利技术实施例提供的示例性的选通逻辑单元的整体结构图；
[0022]图6为本专利技术实施例提供的示例性的“零”电压和“一”电压交替转换策略的开关状态示意图；
[0023]图7为本专利技术实施例提供的示例性的“零”电压和“一”电压开关控制的门级逻辑电路图；
[0024]图8为本专利技术实施例提供的示例性的均衡通道开关控制的门级逻辑电路图；
[0025]图9为本专利技术实施例提供的示例性的多通道电池管理数字控制集成电路的转换控制仿真结果；
[0026]图10为本专利技术实施例提供的示例性的电池管理电路的一个结构示意图；
[0027]图11为本专利技术实施例提供的示例性的一种地址形式指令的编码方式示意图；
[0028]图12为本专利技术实施例提供的示例性的电池管理电路的另一个结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0030]在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗
示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0032]尽管在此结合各实施例对本专利技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本专利技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多通道电池管理数字控制集成电路，其特征在于，包括：模拟电路单元，包括主通道、均衡通道和辅助通道；每个通道包含控制开关；每个主通道和每个均衡通道均对应一个电池模块，每个主通道用于采集对应的电池模块的电压数据，每个辅助通道用于采集所述多通道电池管理数字控制集成电路的外部数据和内部数据；每个均衡通道用于均衡对应的电池模块的电压；稳压单元，用于为数字控制单元提供电源电压；振荡单元，用于为所述数字控制单元提供时钟信号；所述数字控制单元，用于根据微控制器的指令生成控制信号；在所述控制信号为目标通道的转换信号时，根据所述时钟信号向所述目标通道的控制开关发送状态切换信号，所述目标通道为至少一个主通道或辅助通道；在所述控制信号为目标均衡通道的均衡信号时，根据所述时钟信号向所述目标均衡通道发送均衡控制信号；在所述控制信号为读/写信号时，将读/写信号发送至寄存器单元；将寄存器单元读出的数据发送至微控制单元；所述目标通道，用于在自身的控制开关根据所述状态切换信号进行通断状态的切换后，采集所述电压数据、所述外部数据或所述内部数据；所述目标均衡通道，用于在自身的控制开关根据所述均衡控制信号进行通断状态的切换后，对对应的电池模块的电压进行均衡；所述寄存器单元，用于存储所述电压数据、所述外部数据、所述内部数据和所述配置数据；根据所述读/写信号写入微控制器的配置数据或读出存储的数据；根据采集数据确定并存储所述电池模块的状态信息。2.根据权利要求1所述的多通道电池管理数字控制集成电路，其特征在于，所述转换信号包含目标寄存器地址和通道地址；所述数字控制单元，还用于向所述通道地址中第一个通道地址对应的通道的控制开关发送所述状态切换信号；所述第一个通道地址对应的通道，用于根据自身的控制开关的通断状态的两次转换，对应进行两次数据的采集，得到两组采集数据，并将得到的两组采集数据发送至所述数字控制单元；所述数字控制单元，还用于对得到的两组采集数据进行校准，根据所述目标寄存器地址将校准后的采集数据发送至所述寄存器单元中的目标寄存器；向所述通道地址中的下一个通道地址对应的通道的控制开关继续发送所述状态切换信号，进行所述下一个通道地址对应的通道的校准后的电压数据的获得，直至获得所述转换信号中各个通道地址对应的通道的校准后的采集数据；将获得的校准后的采集数据发送至所述目标寄存器；所述目标寄存器，用于存储接收到的校准后的采集数据；在接收到的校准后的采集数据为预设种类数据时，根据接收的采集数据确定并存储对应的电池模块的状态信息，并将所述状态信息和接并存储。3.根据权利要求2所述的多通道电池管理数字控制集成电路，其特征在于，每个主通道和辅助通道均包含第一控制开关和第二控制开关；所述状态切换信号用于在第一个预设时间周期内控制当前通道的第一控制开关和第二控制开关均切换至连通状态，同时控制所述当前通道的上一个通道的第一控制开关和第二控制开关均切换至断开状态，在第二个预设时间周期内控制所述当前通道的第一控制开关切换至连通状态、第二控制开关切换至断开
状态，同时，控制所述当前通道的上一个通道的第一控制开关切换至断开状态、第二控制开关切换至连通状态；所述当前通道为当前遍历到的通道地址对应的通道；所述第一个通道地址对应的通道，还用于在所述第一个预设时间周期内采集一组数据；在所述第二个预设时间周期内采集另一组数据。4.根据权利要求2所述的多通道电池管理数字控制集成电路，其特征在于，所述转换信号包含第一目标寄存器地址和主通道地址，所述采集数据为电压数据，所述状态信息包括电压状态；所述第一个主通道地址对应的主通道，用于根据自身的控制开关的通断状态的两次转换，对对应的电池模块的一端电压和两端电压分别测量，得到两组电压数据，并将得到的两组电压数据发送至所述数字控制单元；所述数字控制单元，还用于对得到的两组电压数据进行校准，根据所述第一目标寄存器地址将校准后的电压数据发送至所述寄存器单元中的第一目标寄存器单元；之后，向所述主通道地址中的下一个主通道地址对应的主通道的控制开关继续发送所述状态切换信号，进行所述下一个主通道地址对应的主通道对应的校准后的电压数据的获得，直至获得所述转换信号中各个主通道地址对应的主通道的校准后的电压数据；将获得的校准后的电压数据发送至所述第一目标寄存器单元；所述第一目标寄存器单元，用于存储接收到的校准后的电压数据；根据所述校准后的电压数据和与所述配置数据，得到对应的电池模块的电压状态并存储。5.根据权利要求2所述的多通道电池管理数字控制集成电路，其特征在于，所述转换信号包含第二目标寄存器地址和辅助通道地址，所述采集数据为所述多通道电池管理数字控制集成电路的外部温度数据、内部温度数据和电源电压数据中的至少一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱光前，励勇远，张利峰，钱利波，过伟，丁瑞雪，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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