一种唤醒控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种唤醒控制电路。


背景技术：

2.电池是电动汽车的关键部件之一，bms(battery management system，电池管理系统)在正常工作状态时能够监测电池包的温度、电压、电流等信息，在电池包发生热失控时及时报警和处理，并将报警信息传递给vcu(vehicle control unit，车辆控制器)，避免电池自然或爆炸。
3.当电池包内电芯发生过压或过温故障时，若bms处于休眠状态，则无法接收和上报报警信息，易造成严重的安全事故，在电池包内电芯发生持续的温度上升或者过压故障时，若车辆控制器不及时采取相应的措施(如开启降温调节、开启均衡功能等)，车辆可能会出现严重的问题，如起火、漏电等。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种唤醒控制电路，通过该唤醒控制电路能够在电池包发生故障时，通过通信收发器将bms从休眠中唤醒，以对电池包故障进行及时处理。
5.为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
6.根据本实用新型的一个方面，提供一种唤醒控制电路，唤醒控制电路包括采集子电路、通信收发器和唤醒子电路，其中，采集子电路的信号采集端连接到单体电芯，采集子电路的信号发送端连接到通信收发器的第一通讯接口，以将采集到的单体电芯的电芯参数值发送给通信收发器，通信收发器的中断接口连接到唤醒子电路的第一输入端，以将通过比较单芯参数值与参考阈值而产生的指示单芯参数值大于参考阈值的唤醒信号发送给唤醒子电路，唤醒子电路的第二输入端接收供电信号，唤醒子电路的输出端连接到电源芯片的唤醒接口，以将接收到的唤醒信号发送给电源芯片来唤醒电源芯片。
7.在一些实施例中，单体电芯包括多个，所述采集子电路包括多个采集器，所述多个采集器中的每个采集器的信号采集端连接到多个单体电芯中对应的一个，其中，所述多个采集器为串联连接，处于串联连接的末端的采集器的信号发送端连接到通信收发器的第一通讯接口。
8.在一些实施例中，串联连接的任意相邻两个采集器中的一个采集器的信号发送端与另一个采集器的信号接收端连接，其中，串联连接中的任一采集器将采集到的与所述任一采集器连接的单体电芯的电芯参数值经由串联连接的各采集器发送给处于串联连接的末端的采集器，处于串联连接的末端的采集器将接收到的电芯参数值发送给通信收发器。
9.在一些实施例中，唤醒控制电路还包括第一电容，所述通信收发器的第一接地接口通过接地线接地，处于串联连接的末端的采集器的信号发送端通过信号线连接到通信收发器的第一通讯接口，其中，第一电容的第一端连接到所述接地线，第一电容的第二端连接
到所述信号线。
10.在一些实施例中，唤醒子电路包括第一电阻和控制开关，其中，第一电阻的第一端作为所述唤醒子电路的第一输入端连接到通信收发器的中断接口，第一电阻的第二端连接到控制开关的控制端，控制开关的第一连接端作为所述唤醒子电路的第二输入端接收供电信号，控制开关的第二连接端作为所述唤醒子电路的输出端连接到电源芯片的唤醒接口。
11.在一些实施例中，唤醒子电路还包括第二电阻，其中，第二电阻的第一端连接到第一电阻的第一端，第二电阻的第二端连接到控制开关的第一连接端。
12.在一些实施例中，唤醒控制电路还包括供电电路，其中，供电电路的输入端连接到供电电源，供电电路的输出端连接到通信收发器的电源接口，以为通信收发器提供电力，供电电路的输出端还连接到唤醒子电路的第二输入端，以向唤醒子电路发送供电信号。
13.在一些实施例中，供电电路包括低压差线性稳压器、第二电容和第三电容，其中，低压差线性稳压器的输入接口作为所述供电电路的输入端连接到供电电源，低压差线性稳压器的输出接口作为所述供电电路的输出端连接到通信收发器的电源接口，低压差线性稳压器的输出接口还连接到唤醒子电路的第二输入端，第二电容的第一端连接到低压差线性稳压器的输入接口，第二电容的第二端接地，低压差线性稳压器的接地接口连接到第二电容的第二端，第三电容的第一端连接到低压差线性稳压器的输出接口，第三电容的第二端接地，通信收发器的第二接地接口连接到第三电容的第二端。
14.在一些实施例中，唤醒控制电路还包括微处理器，其中，微处理器的电源输入接口连接到电源芯片的电源输出接口，微处理器的输出接口连接到通信收发器的第二通讯接口。
15.在一些实施例中，微处理器的输出接口包括使能输出接口和第一串行外设通讯接口，所述第二通讯接口包括使能输入接口和第二串行外设通讯接口，其中，微处理器的使能输出接口连接到通信收发器的使能输入接口，微处理器的第一串行外设通讯接口连接到通信收发器的第二串行外设通讯接口。
16.相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型提供的一种唤醒控制电路，通过设置通信收发器，能够在电池包中的单体单芯发生故障时，将bms从休眠中唤醒，以对电池包故障进行及时处理。
18.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1示出了现有技术的唤醒控制电路的结构示意图
21.图2示出了本实用新型实施例所提供的唤醒控制电路的结构示意图一。
22.图3示出了本实用新型实施例所提供的唤醒控制电路的结构示意图二。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.参照图1所示，图1示出了现有技术的唤醒控制电路的结构示意图。现有技术中，bms包括一个主控板10和多个从控板20，多个从控板20通过菊花链拓扑结构顺次连接，位于菊花链电路中的初始位置的从控板20作为菊花链拓扑结构中的初始从控板(如图1中所示的最左侧的从控板)连接到主控板10，用于唤醒主控板10，主控板10也连接到位于菊花链电路中末端位置的从控板20(如图1中所示的最右侧的从控板)，形成电路自检电路。此时，主控板10可以通过向位于菊花链电路中末端位置的从控板20发送一个检测信号，该检测信号在菊花链电路中逐级上传，最后可以通过判断是否接收到位于菊花链电路中的初始位置的从控板20返回的检测信号，从而判断菊花链拓扑结构中是否存在失效节点。
27.在图1所示的唤醒控制电路中，每个从控板20连接到对应的电池模组30，每个从控板20上集成有故障检测电路，用于采集电池模组30的电芯参数值，并且对采集到的电芯参数值进行过压以及过温判断，当检测到某一电池模组30的电芯参数值出现过温或者过压故障时，将对应的故障输出端置位，并通过菊花链拓扑结构逐级上传故障信号，直到将故障信号传递至菊花链电路中的初始从控板。在上述逐级上传的过程中，每个从控板中的故障检测电路都需要对从下一级接收到的电芯参数值进行判断，若菊花链拓扑结构中某个故障检测电路失效，则故障信号无法正常上传至bms的主控板10，也无法唤醒主控板10，同时这种设计也需要在每个从控板上配置专门的故障检测电路，导致硬件成本的增加。
28.参照图2所示，图2示出了本实用新型实施例所提供的唤醒控制电路的结构示意图一。如图2所示，唤醒控制电路包括采集子电路100、通信收发器200和唤醒子电路300。
29.具体的，采集子电路100的信号采集端连接到单体电芯400，采集子电路100的信号发送端连接到通信收发器200的第一通讯接口rdtx，以将采集到的单体电芯400的电芯参数值发送给通信收发器200。
30.示例性的，电芯参数值可包括但不限于单体电芯400的电压值和/或温度值。在本技术的唤醒控制电路中，无需在采集子电路中配置专门的故障检测电路，采集子电路100仅进行数据的转发，避免了由于故障检测电路失效，而导致电源芯片500无法被唤醒的问题。
31.通信收发器200的中断接口intb连接到唤醒子电路300的第一输入端，以将通过比较电芯参数值与参考阈值而产生的指示电芯参数值大于参考阈值的唤醒信号发送给唤醒子电路300。
32.这里，通信收发器200在接收到采集子电路100发送的单体电芯400的电芯参数值后，会将电芯参数值与参考阈值进行比较，示例性的，参考阈值可包括但不限于电压阈值
和/或温度阈值。例如，针对电芯参数值为单体电芯400的电压值的情况，可以将单体电芯400的电压值与电压阈值进行比较，针对电芯参数值为单体电芯400的温度值的情况，可以将单体电芯400的温度值与温度阈值进行比较，针对电芯参数值为单体电芯400的电压值和温度值的情况，可以分别将单体电芯400的温度值与温度阈值进行比较、将单体电芯400的电压值与电压阈值进行比较。
33.当通信收发器200检测到存在目标异常时，产生唤醒信号，并经由通信收发器200的中断接口intb将唤醒信号输出到唤醒子电路300。示例性地，目标异常包括以下至少一种情况：单体电芯400的电压值大于电压阈值上限值(即，存在过压异常)，单体电芯400的温度值大于温度阈值上限值(即，存在过温异常)，单体电芯400的电压值小于电压阈值下限值(即，存在欠压异常)，单体电芯400的温度值小于温度阈值下限值(即，存在欠温异常)。
34.唤醒子电路300的第二输入端接收供电信号，唤醒子电路300的输出端连接到电源芯片500的唤醒接口wake_up，以将接收到的唤醒信号发送给电源芯片500来唤醒电源芯片500。
35.在一具体实施例中，唤醒子电路300会通过第一输入端接收通信收发器200发送的唤醒信号，当电源芯片500处于休眠状态的情况下，唤醒子电路300的输出端会保持低电平，无法唤醒电源芯片500，当唤醒子电路300接收到通信收发器200提供的唤醒信号后，唤醒子电路300的输出端由低电平转变为高电平，从而唤醒电源芯片500。唤醒子电路300的第二输入端可以连接到供电电路，以从供电电路接收供电信号，该供电信号用于给唤醒子电路300进行供电。
36.参照图3所示，图3示出了本实用新型实施例所提供的唤醒控制电路的结构示意图二。如图3所示，单体电芯400可包括多个，采集子电路100可包括多个采集器110，多个采集器110中的每个采集器110的信号采集端连接到多个单体电芯400中对应的一个。
37.在一优选实施例中，电动汽车的电池包由多个单体电芯400构成，每一个单体电芯400均需要一个对应的采集器110对其电芯参数值进行采集，示例性的，采集器110可包括afe(analog front end，模拟前端芯片)。
38.在bms处于正常工作状态，采集器110实时采集对应的单体电芯400的电芯参数值，当bms处于休眠状态，则每个采集器110会周期性地(以一定时间间隔)的采集对应单体电芯400的电芯参数值，这里，可以预先对采集器110在休眠状态下的采集周期进行设置，例如，设置采集器110每0.5s采集一次对应单体电芯400的电芯参数值。
39.在本技术实施例中，多个采集器110可为串联连接，处于串联连接的末端的采集器110的信号发送端连接到通信收发器200的第一通讯接口rdtx。
40.在一优选实施例中，多个采集器110可通过菊花链拓扑结构串联连接，依次将每个采集器110采集到的单体电芯400的电芯参数值向上一级采集器110进行传递，直到传递给串联连接的末端的采集器110，串联连接的末端的采集器110再将接收到的电芯参数值发送到通信收发器200的第一通讯接口rdtx。
41.在本技术的多个采集器110组成的菊花链拓扑结构中，每个采集器110仅用于数据的转发，无需对传递的电芯参数值进行处理。
42.串联连接的任意相邻两个采集器110中的一个采集器110的信号发送端与另一个采集器110的信号接收端连接，位于串联连接的首位的采集器110的信号接收端不连接。
43.在菊花链拓扑结构中的数据转发过程为：串联连接中的任一采集器110将采集到的与该任一采集器110连接的单体电芯400的电芯参数值经由串联连接的各采集器110发送给处于串联连接的末端的采集器110，处于串联连接的末端的采集器110将接收到的电芯参数值发送给通信收发器200。
44.在一可选实施例中，串联连接的任意相邻两个采集器110之间电芯参数值的传输方式可采用差分信号传输方式，通过差分信号传输方式依次将采集器110采集的对应单体电芯400的电芯参数值传输至上一级电路，直至传递到处于串联连接的末端的采集器110。
45.在一优选实施例中，本实用新型的唤醒控制电路可还包括第一电容600，通信收发器200的第一接地接口gnd1通过接地线接地，处于串联连接的末端的采集器110的信号发送端通过信号线连接到通信收发器200的第一通讯接口rdtx。在此情况下，第一电容600的第一端连接到接地线，第一电容600的第二端连接到信号线。
46.在一具体实施例中，通信收发器200的第一通讯接口rdtx可包括第一通讯正接口rdtx 和第一通讯负接口rdtx-，处于串联连接的末端的采集器110的信号发送端包括数据传输正接口和数据传输负接口，其中，第一通讯正接口rdtx 与串联连接的末端的采集器110的数据传输正接口连接，第一通讯负接口rdtx-与串联连接的末端的采集器110的数据传输负接口连接，即由处于串联连接的末端的采集器110将汇总的多个单体电芯400的电芯参数值上传到通信收发器200的第一通讯正接口rdtx 和第一通讯负接口rdtx-，示例性的，通信收发器200与处于串联连接的末端的采集器110之间为差分信号传输方式。
47.在此情况下，第一电容600可包括第一子电容610和第二子电容620，处于串联连接的末端的采集器110的数据传输正接口通过第一信号线连接到通信收发器200的第一通讯正接口rdtx ，处于串联连接的末端的采集器110的数据传输负接口通过第二信号线连接到通信收发器200的第一通讯负接口rdtx-。此时，第一子电容610的一端连接到接地线(第一接地接口gnd1)，第一子电容610的另一端连接到第一信号线(第一通讯正接口rdtx )，第二子电容620的一端连接到接地线(第一接地接口gnd1)，第二子电容620的另一端连接到第二信号线(第一通讯负接口rdtx-)。
48.在采集子电路100与通信收发器200进行通讯的过程中，通过在采集子电路100与通信收发器200的通讯传输之间设置第一电容600，以进行采集子电路100的阻抗匹配以及在信号传输过程中对信号进行滤波处理。
49.在一优选实施例中，本实用新型实施例的唤醒子电路300可包括第一电阻310和控制开关320。
50.具体的，第一电阻310的一端作为唤醒子电路300的第一输入端连接到通信收发器200的中断接口intb，第一电阻310的第二端连接到控制开关320的控制端，控制开关320的第一连接端作为唤醒子电路300的第二输入端接收供电信号，控制开关320的第二连接端作为唤醒子电路300的输出端连接到电源芯片500的唤醒接口wake_up。
51.示例性的，控制开关320可以包括场效应管，以第一开关320为p沟道n型场效应管(pmos)为例，当通信收发器200的中断接口intb没有唤醒信号输出时，控制开关320处于截止状态，无唤醒信号输入电源芯片500的唤醒引脚wake_up，当通信收发器200的中断接口intb有唤醒信号输出时(低电平信号)，控制开关320的控制端接收到该唤醒信号，控制开关320处于导通状态，控制开关320的第二连接端输出唤醒信号，电源芯片500的唤醒接口
wake_up接收到唤醒信号后被唤醒。
52.在一优选实施例中，上述唤醒子电路300可还包括第二电阻330，其中，第二电阻330的第一端连接到第一电阻310的第一端，第二电阻330的第二端连接到控制开关320的第一连接端。
53.示例性的，第二电阻330为上拉电阻，供电信号通过第二电阻330连接到通信收发器200的中断接口intb，以使通信收发器200的中断接口intb的常态电平保持为高电平，以控制开关320为p沟道n型场效应管为例，当通信收发器200确定接收到的单体电芯400的电芯参数值大于参考阈值时，通信收发器200控制其中断接口intb进行电平转换，输出低电平信号，从而控制p沟道n型场效应管导通，p沟道n型场效应管的第二连接端输出一个高电平唤醒信号，从而将电源芯片500从休眠状态中唤醒。
54.在一可选实施例中，本实用新型的唤醒控制电路可还包括供电电路700，其中，供电电路700的输入端连接到供电电源，供电电路700的输出端连接到通信收发器200的电源接口power，以为通信收发器200提供电力，供电电路700的输出端还连接到唤醒子电路300的第二输入端，以向唤醒子电路300发送供电信号。
55.示例性的，本实用新型的唤醒控制电路可应用于电动汽车中，此时，上述供电电源可为电动汽车上的12伏铅酸蓄电池，供电电路700可将12伏转换为通信收发器200正常工作的额定工作电压。
56.在一优选实施例中，上述供电电路700可包括低压差线性稳压器710、第二电容720和第三电容730。
57.具体的，低压差线性稳压器710的输入接口in作为供电电路700的输入端连接到供电电源，低压差线性稳压器710的输出接口out作为供电电路700的输出端连接到通信收发器200的电源接口power，低压差线性稳压器710的输出接口out还连接到唤醒子电路300的第二输入端。
58.在一具体实施例中，低压差线性稳压器710用于将电动汽车上的铅酸蓄电池的12伏电压转换为通信收发器200的额定工作电压，以通信收发器200的型号为mc33664为例，此时，通信收发器200的额定工作电压为5伏，则低压差线性稳压器710可以输出5伏电压。
59.第二电容720的第一端连接到低压差线性稳压器710的输入接口in，第二电容720的第二端接地，低压差线性稳压器710的接地接口gnd连接到第二电容720的第二端，第三电容730的第一端连接到低压差线性稳压器710的输出接口out，第三电容730的第二端接地，通信收发器200的第二接地接口gnd2连接到第三电容730的第二端。
60.在一优选实施例中，第二电容720和第三电容730可以均为滤波电容，用于过滤电源信号中的杂波。
61.在一优选实施例中，本实用新型的唤醒控制电路可还包括微处理器800，其中，微处理器800的电源输入接口连接到电源芯片500的电源输出接口，微处理器800的输出接口连接到通信收发器200的第二通讯接口。
62.在一具体实施例中，电源芯片500被唤醒后，通过电源芯片500的电源输出接口连接到微处理器800的电源输入接口，以为微处理器800供电，从而使微处理器800进入正常工作状态，在微处理器800进入正常工作状态后，通过微处理器800的输出接口与通信收发器200进行交互。
63.微处理器800的输出接口可以包括使能输出接口en_out和第一串行外设通讯接口spi1，通信收发器200的第二通讯接口可以包括使能输入接口en_in和第二串行外设通讯接口spi2，其中，微处理器800的使能输出接口en_out连接到通信收发器200的使能输入接口en_in，微处理器800的第一串行外设通讯接口spi1连接到通信收发器200的第二串行外设通讯接口spi2。
64.在一具体实施例中，在电源芯片500被唤醒后，提供电源给微处理器800，以使微处理器800处于正常工作状态，此时，微处理器800的使能输出接口en_out输出使能信号发送到通信收发器200的使能输入接口en_in，从而使通信收发器200结束休眠状态转而进入正常工作状态，此时微处理器800和通信收发器200可以通过第一串行外设通讯接口spi1和第二串行外设通讯接口spi2进行信息交互，当微处理器800的使能输出接口en_out输出低电平时，通信收发器200会进入休眠状态。
65.具体的，通信收发器200被使能唤醒后，通信收发器200可以将接收到的单体电芯400的电芯参数值转换为串行通讯数据，并通过第一串行外设通讯接口spi1和第二串行外设通讯接口spi2将异常数据传输到微处理器800进行处理，微处理器800接收到异常数据后，对异常数据分析后通过第二串行外设通讯接口spi2和第一串行外设通讯接口spi1发送用于唤醒采集子电路100的唤醒指令，通信收发器200再将唤醒指令转换成差分数据发送到采集子电路100，采集子电路100接收到唤醒指令后，从休眠状态中唤醒，开始正常工作。
66.本实用新型提供的一种唤醒控制电路，能够在电池包发生故障时直接通过菊花链拓扑结构逐级上传至通信收发器，通过通信收发器将bms从休眠中唤醒，且无需为afe整流单元设置独立的故障检测电路，即无需对信号进行判断处理直接上传，在增加传输稳定性的同时，节约了成本。
67.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。