專利名稱：適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，特別是 指 一種可應(yīng)用于電池監(jiān)控系統(tǒng)中，可允許同規(guī)才各的電池組直4妻串接監(jiān)控電池 所需要的數(shù)字信號(hào)，方便多電池組的串、并接4吏用的數(shù)字溝通接口 。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有電動(dòng)車輛的電池使用中，常常會(huì)使用到數(shù)字溝通^矣口 ，用以作為 電動(dòng)車電力系統(tǒng)中充、放電的管制，并監(jiān)控電池的殘電量及其它工作狀況。 但在電動(dòng)車輛發(fā)展的過程中，隨著電池容量及電池功率的逐漸提升，在最佳 電池容量組合的考慮下，多串、并電池組的使用，儼然以成為電動(dòng)車輛電力 系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而多串、并電池組中的更換維護(hù)，也成為數(shù)字監(jiān)控系 統(tǒng)必須考慮的項(xiàng)目之一。先前與電池管理相關(guān)的數(shù)字接口專利，在數(shù)字信息
整合接口中，多使用適用于控制網(wǎng)絡(luò)連接(Network Connection )或星狀連 接(Star Connection )的單線式(One-Wire, Maxim / HDQ Bus, Ti)或雙線式 (Smart Management Bus, Intel / CAN-Bus， Controller Area Network)]專專lr沖妄 口，這一類的傳輸接口雖然沒有主、從(Master/Slave)設(shè)定上的困擾，但在 使用中卻免不了發(fā)生多串、并系統(tǒng)中的傳遞延遲問題，以及傳遞延遲所產(chǎn)的 呼叫碰撞等問題(Collision )。另外在多串電池組的使用中，因?yàn)殡姵仉妷旱?提升，各個(gè)電池組的接口電壓位準(zhǔn)不同，這也是在多串、并電池組必須考慮 的重點(diǎn)。
因此，提供一種適用于多電池組的串、并接使用的，無傳遞延遲問題的，: 方便更換維護(hù)的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口實(shí)為必要。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的即在于提供一種適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通 接口，是在解決多串、并電池組在數(shù)字溝通信號(hào)連接時(shí)，由于串接時(shí)電池組 的保護(hù)板工作參考電壓不同，且隨著串接電壓的升高，工作參考電壓差可能 高達(dá)三、五百伏特，現(xiàn)有的網(wǎng)狀連接網(wǎng)絡(luò)或星狀連接網(wǎng)絡(luò)已無法使用。更由 于網(wǎng)狀連接網(wǎng)絡(luò)或星狀連接網(wǎng)絡(luò)的傳輸呼叫模式中，多半沒有預(yù)先決定傳輸 中主從模式，在多組連接時(shí)，容易產(chǎn)生傳輸碰撞的狀況。再考慮電池保護(hù)板 的工作，在不使用中斷干擾電池保護(hù)板對(duì)電池監(jiān)控的要求下，多數(shù)要求實(shí)時(shí) 響應(yīng)的網(wǎng)狀連接網(wǎng)絡(luò)或星狀連接網(wǎng)絡(luò)，都不適用于多串、并電池組的數(shù)字溝 通接口 。
Asynchronous Receiver/Transmitter, RS-232 )，并利用電壓隔離組件所建構(gòu)的 上傳(Up-Link)及下傳(Down-Link)電路，直接串接每一 電池組的數(shù)字接 口中的電池芯低電壓保護(hù)信號(hào)(Low Voltage Protection, LVP )、過電壓保護(hù) 信號(hào)(Over Voltage Protection, OVP )、通用異步序列傳輸?shù)牟抛耸张c傳輸信號(hào)， 以及用于喚醒電池組保護(hù)板微處理器(MCU)的強(qiáng)制喚醒信號(hào)。由于微處理 器內(nèi)建的通用異步序列傳輸接口，本身具有傳輸緩沖設(shè)計(jì)，多串接的電壓隔 離組件的傳遞延遲時(shí)間，并不會(huì)造成信號(hào)傳輸上的錯(cuò)誤，只要在電路設(shè)計(jì)中 考慮信號(hào)波形上升(Rising Time )、下降(Falling Time )時(shí)間的差異，或使 用較低傳輸速率(Baud Rate)即可免除傳遞上的問題。
使用筒單的指撥開關(guān)(DIP Switches )作為同 一 串、并電池組的識(shí)別編 號(hào)，有限量的識(shí)別編碼，使得監(jiān)控整體的電力系統(tǒng)不必對(duì)識(shí)別編碼做任何預(yù) 先設(shè)定的動(dòng)作，只需對(duì)有限編碼做循序掃描，即可完成所有電池保護(hù)系統(tǒng)的 設(shè)定工作。更由于編碼方式為人眼可見的指撥開關(guān)，在維^"保養(yǎng)作業(yè)需要時(shí)， 只需依原有指撥開關(guān)的設(shè)定，便可完成電池模塊的更換作業(yè)，大幅減少維修 保養(yǎng)作業(yè)的技術(shù)負(fù)擔(dān)。
在各個(gè)電池保護(hù)板完成識(shí)別編碼之后，監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)單一 電池模塊的 保護(hù)板進(jìn)行呼叫，而對(duì)應(yīng)識(shí)別編碼的保護(hù)板則應(yīng)回送預(yù)先定義的沖莫塊數(shù)插及狀態(tài)信號(hào)。在本文所敘述的數(shù)字溝通接口中，也包含一般電池管理系統(tǒng)中常
用的過電壓保護(hù)信號(hào)(Over Voltage Protection, OVP )，以及^f氐電壓保護(hù)信號(hào) (Low Voltage Protection, LVP )，不同的是過電壓保護(hù)4言號(hào)及低電壓保護(hù)信 號(hào)是狀態(tài)信號(hào)，在接口設(shè)計(jì)中只是讓這兩組狀態(tài)信號(hào)依序在下一級(jí)顯示，在 使用中只要任一電池模塊異常，這兩種狀態(tài)信號(hào)便會(huì)傳遞至最后一級(jí)電池模 塊，并顯示在最后一級(jí)的數(shù)字接口上。
本實(shí)用新型所提供的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，與其它現(xiàn) 有技術(shù)相互比較時(shí)，更具有下列的優(yōu)點(diǎn)
本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口，可建構(gòu)于電池監(jiān)控 系統(tǒng)，可允許同規(guī)格的電池組直接串接監(jiān)控電池所需要的數(shù)字信號(hào)。
本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，可方便的讓多電池 組串、并接使用，可在維修保養(yǎng)中，任意更換必要的電池組，將可大幅降低 電池電力設(shè)計(jì)及維護(hù)的成本。
本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，可大幅降低現(xiàn)有多 電池組串、并接使用時(shí)的電路復(fù)雜度，并將數(shù)字溝通接口的電路面積有效的縮減。


圖l為本實(shí)用新型具有電壓隔離的上傳電路示意圖2為本實(shí)用新型具有電壓隔離的下傳電路示意圖3為該適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口的實(shí)施架構(gòu)示意圖4為該適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口的電池保護(hù)板示意圖5為該適用于多串并電池組間的l史字溝通接口應(yīng)用于四組串4姿的電 池保護(hù)板上的實(shí)施示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1,為本實(shí)用新型具有電壓隔離的上傳電路示意圖，由圖中可
知，該上傳(Up-Link )電路11的設(shè)計(jì)中所使用的電壓隔離組件13為 一光 耦合器(Photo-Coupler),由于通用異步序列傳輸信號(hào)在靜止?fàn)顟B(tài)的電壓位 準(zhǔn)為，T，，為有效降低靜止中的耗電量，在此電路中使用了反相接口信號(hào)， 也就是接口上所顯示的信號(hào)與真實(shí)信號(hào)相差180。。電路中的電壓隔離組件 13也可以 -使光耦合場(chǎng)效晶體管(Photo-MOSFET )或光耦合繼電器 (Photo-Relay)來達(dá)成相似的電路目的。電路中的邏輯電3各14除了常用的 標(biāo)準(zhǔn)邏輯閘以外，藉由雙極晶體管(Bio-Polar Transistor, BJT)、場(chǎng)效晶體管 (Field-Effect Transistor, FET ) 或金屬氧化膜場(chǎng)效晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET )所建構(gòu)的簡(jiǎn) 單邏輯電路，更可以有效的簡(jiǎn)化數(shù)字接口的電路尺寸。
請(qǐng)參閱圖2，為本實(shí)用新型具有電壓隔離的下傳電路示意圖，由圖中可 知，該具有電壓隔離的下傳(Down-Link)電路12,其電路構(gòu)建幾乎是圖一 上傳電路的相反電路，只是在考慮傳遞信號(hào)的正確性上，對(duì)于接口中的邏輯 電路做了合理的修正。
請(qǐng)參閱圖3,為本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口的實(shí) 施架構(gòu)示意圖，由圖中可知，本實(shí)用新型的數(shù)字溝通接口 1，乃在于使用通 用異步序列傳輸才妻口 ( Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, RS-232 ), 并利用電壓隔離組件13所建構(gòu)的上傳電路11及下傳電路12,直接串接每一 電池組的數(shù)字接口中的電池芯低電壓保護(hù)信號(hào)(Low Voltage Protection, LVP ) 15、過電壓保護(hù)信號(hào)(Over Voltage Protection, OVP ) 16、通用異步序列傳輸 的接收與傳輸信號(hào)17,18,以及用于喚醒電池組保護(hù)板微處理器(MCU!)加 的強(qiáng)制喚醒信號(hào)19。由于微處理器20內(nèi)建的通用異步序列傳輸接口 ，本身 具有傳輸緩沖設(shè)計(jì)，多串接的電壓隔離組件13的傳遞延遲時(shí)間，并不會(huì)造 成信號(hào)傳輸上的錯(cuò)誤，只要在電路設(shè)計(jì)中考慮信號(hào)波形上升(Rising Time )、 下降(Falling Time)時(shí)間的差異，或使用較低傳輸速率(Baud Rate)即可 免除傳遞上的問題。本實(shí)用新型所提出的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通 接口，乃由于電壓隔離組件13的使用，接口信號(hào)可以由其它不同電壓位準(zhǔn)的信號(hào)源匯入，并加入本級(jí)的信號(hào)匯出。
請(qǐng)參閱圖4,為本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口的電 池保護(hù)板示意圖，由圖中可知，本實(shí)用新型由于使用異步序列傳輸接口作為 數(shù)字溝通接口，微處理器20內(nèi)建的緩沖緩存器，可使程序代碼的撰寫用以 監(jiān)控電池狀態(tài)及平衡機(jī)制的演算為優(yōu)先考慮，不受數(shù)字溝通中斷(Inteniupt) 要求的干擾。
請(qǐng)參閱圖5,為本實(shí)用新型適用于多串并電池組間的#史字溝通接口應(yīng)用 于四組串接的電池保護(hù)板上的實(shí)施示意圖，由圖中可知，將本實(shí)用新型數(shù)字 接口 1乃將低電壓保護(hù)信號(hào)(LVP) 15及過電壓保護(hù)信號(hào)(OVP) 16予以串 接，用以控制電池的電力輸出、入開關(guān)，當(dāng)四組電池保護(hù)板中有任意一組輸 出低電壓或過電壓信號(hào)時(shí)，此信號(hào)會(huì)透過串接的數(shù)字接口 l上傳到對(duì)應(yīng)的電 源開關(guān)，用以切斷i丈電開關(guān)或充電開關(guān)，達(dá)到電池4呆護(hù)應(yīng)有的電池電壓保護(hù)。 而通用異步序列傳輸接口 10則可經(jīng)由電位轉(zhuǎn)換電路，或是通用序列傳輸接 口 ( Universal Serial Bus， USB ) 21接受來自診斷裝置22 (例如計(jì)算機(jī)或診 斷用的個(gè)人數(shù)字助理器(PDA))的工作指令，回傳診斷裝置22所需的數(shù)字 數(shù)據(jù)，如各個(gè)電池芯電壓，電容組容量等；更可以配合診斷裝置22執(zhí)行 過電壓、低電壓的信號(hào)傳送。如此設(shè)計(jì)的串接式數(shù)字溝通接口 1，不僅可以 用來串接所有電池保護(hù)板與監(jiān)控系統(tǒng)溝通，更可以透過對(duì)應(yīng)的診斷程序，完 成電池保護(hù)板的功能診斷。由于通用異步序列傳輸接口是微處理器的通用接 口，在特殊使用的場(chǎng)合，也可利用外接轉(zhuǎn)接板的方式，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成其 它接口，例如行車計(jì)算機(jī)常用的控制網(wǎng)絡(luò)接口 (Can-Bus) 23，在此架構(gòu) 下，是將電池系統(tǒng)視為車載系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施實(shí)例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案上非實(shí)質(zhì)性變 更均包括在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口，其特征在于，使用通用異步序列傳輸接口，并利用電壓隔離組件所建構(gòu)的上傳電路及下傳電路，直接串接每一電池組的數(shù)字接口中的電池芯低電壓保護(hù)信號(hào)、過電壓保護(hù)信號(hào)、通用異步序列傳輸?shù)慕邮张c傳輸信號(hào)，以及用于喚醒電池組保護(hù)板微處理器的強(qiáng)制喚醒信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求l所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該電壓隔離組件是指光耦合器、光耦合場(chǎng)效晶體管或光耦合繼電器。
3. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口的邏輯電路，可為標(biāo)準(zhǔn)邏輯閘、雙極晶體管、場(chǎng)效晶 體管或金屬氧化膜場(chǎng)效晶體管所建構(gòu)的邏輯電路。
4. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口具有直接串接兼容能力的接口。
5. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口的數(shù)據(jù)端口是以非同步傳輸模式來進(jìn)行溝通。
6. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口具有上傳、及下傳接口，使上傳電路及下傳電路的傳 輸功能可獨(dú)立運(yùn)作。
7. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口其狀態(tài)信號(hào)種類包括低電壓保護(hù)信號(hào)、過電壓保護(hù)信 號(hào)，以及警示音響信號(hào)，電池芯異常信號(hào)及搭配診斷裝置工作所需喚醒微處 理器的信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其中該 數(shù)字溝通接口是使用簡(jiǎn)單的指撥開關(guān)作為同一串、并電池組的識(shí)別編號(hào)，有 限量的識(shí)別編碼。
9.如權(quán)利要求1所述的適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口 ，其特征 在于，該數(shù)字溝通接口可利用外接轉(zhuǎn)接板的方式，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制網(wǎng) 絡(luò)接口來使用。
專利摘要一種適用于多串并電池組間的數(shù)字溝通接口，使用通用異步序列傳輸接口，并利用電壓隔離組件所建構(gòu)的上傳及下傳電路，直接串接于每一電池組的數(shù)字接口中的電池芯低電壓保護(hù)信號(hào)及過電壓保護(hù)信號(hào)，并同時(shí)搭配通用異步序列傳輸?shù)慕邮张c傳輸信號(hào)，以及用于喚醒電池組保護(hù)板微處理器的強(qiáng)制喚醒信號(hào)。如此建構(gòu)的電池監(jiān)控系統(tǒng)，允許同規(guī)格的電池組直接串接監(jiān)控電池所需要的數(shù)字信號(hào)，方便多電池組的串、并接使用，并可在維修保養(yǎng)中，任意更換必要的電池組，可大幅降低電池電力設(shè)計(jì)、維護(hù)的成本。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201174602SQ20082000842
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者王奉垣, 舒英豪 申請(qǐng)人:銓陽能源科技股份有限公司