电池充放电电路及电池包的控制方法

技术领域

本发明涉及电池包技术领域，特别涉及一种电池充放电电路及电池包的控制方法。

背景技术

车载电池包的对外通讯方式有CAN通讯、485通讯、232通讯等，基于车载电池包现有的通讯电路，要实现车载电池包与外部设备之间的通讯功能，需要搭配两条或三条信号线进行信号传输，因此，车载电池包在制作过程中至少需要引出两条或者三条信号线，导致车载电池包的制作成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电池充放电电路及电池包的控制方法，解决车载电池包的制作成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池充放电电路，所述电池充放电电路包括用于与电池正极连接的第一连接端、用于与电池负极连接的第二连接端、与所述第一连接端连接的第一充放电接口以及通过开关模块与所述第二连接端连接的第二充放电接口，所述第二充放电接口接地；所述电池充放电电路还包括依次连接的主控模块、隔离通讯模块以及信号线接口，所述信号线接口用于通过信号线连接控制器，所述开关模块与所述主控模块连接。

在一实施例中，所述隔离通讯模块包括第一光耦模块以及所述主控模块包括信号发送单元，所述第一光耦模块的正极与第三连接端连通，所述第三连接端与所述第一连接端连通，所述第一光耦模块的输入端与所述信号发送单元连接，所述第一光耦模块的负极接地，所述第一光耦模块的输出端与所述信号线接口连接；

及/或，所述隔离通讯模块包括第二光耦模块以及所述主控模块包括信号接收单元，所述第二光耦模块的输入端与所述信号线接口连接，所述第二光耦模块的负极接地，所述第二光耦模块的输出端与所述信号接收单元连接，所述第二光耦模块的正极与所述第三连接端连通。

在一实施例中，所述第二光耦模块的输出端接地。

在一实施例中，所述电池充放电电路还包括第一电阻以及第二电阻，所述第一光耦模块的正极经所述第一电阻与所述第三连接端连通，所述第一光耦模块的输出端经所述第二电阻与所述信号线接口连接。

在一实施例中，所述电池充放电电路还包括第三电阻以及第四电阻，所述第二光耦模块的输入端经第三电阻与所述信号线接口连接，所述第二光耦模块的输出端经第四电阻接地。

在一实施例中，所述电池充放电电路还包括第五电阻，所述第二充放电接口经所述第五电阻接地。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池包，所述电池包包括上述电池充放电电路、电池以及电压检测模块，所述电池的正极与所述第一连接端连接，所述电池的负极与所述第二连接端连接，所述电压检测模块与所述主控模块连接。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池包的控制方法，所述电池包的控制方法应用于上述电池包，所述电池包的控制方法包括：

检测信号线接口的电压值；

在所述电压值大于预设电压值时，控制信号发送单元发送低电平信号，以导通第一光耦模块；

信号发送结束后，控制所述信号发送单元发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块。

在一实施例中，所述电池包的控制方法还包括：

判断是否有通信需求；

在有通信需求时，执行所述检测信号线接口的电压值的步骤。

为实现上述目的，本发明还提出了一种电池包的控制装置，所述电池包的控制装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电池包的控制程序，所述电池包的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的电池包的控制方法的步骤。

本发明提出了一种电池充放电电路及电池包的控制方法，电池充放电电路包括用于与电池正极连接的第一连接端、用于与电池负极连接的第二连接端、与第一连接端连接的第一充放电接口以及通过开关模块与第二连接端连接的第二充放电接口，第二充放电接口接地；电池充放电电路还包括依次连接的主控模块、隔离通讯模块以及信号线接口，所述信号线接口用于通过信号线连接控制器，所述开关模块与所述主控模块连接。这样，本方案将通讯地集成在第二充放电接口上，只需通过信号线接口引出一条信号线即可实现电池包的对外通讯，有效降低了电池包的制作成本，解决了车载电池包的制作成本较高的问题。

附图说明

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

图1为本发明实施例方案涉及的电池包的控制装置的硬件架构示意图；

图2为本发明实施例方案涉及的电池充放电电路的的结构示意图；

图3为本发明实施例方案涉及的硬件电路图一；

图4为本发明实施例方案涉及的硬件电路图二；

图5为本发明电池包的控制方法实施例一的流程示意图；

图6为本发明电池包的控制方法实施例二的流程示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：电池充放电电路包括用于与电池正极连接的第一连接端、用于与电池负极连接的第二连接端、与所述第一连接端连接的第一充放电接口以及通过开关模块与所述第二连接端连接的第二充放电接口，所述第二充放电接口接地；所述电池充放电电路还包括依次连接的主控模块、隔离通讯模块以及信号线接口，所述信号线接口用于通过信号线连接控制器，所述开关模块与所述主控模块连接。这样，本方案将通讯地集成在第二充放电接口上，只需通过信号线接口引出一条信号线即可实现电池包的对外通讯，有效降低了电池包的制作成本，解决了车载电池包的制作成本较高的问题。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的电池包的控制装置的硬件架构示意图。

如图1所示，该电池包的控制装置可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如存储器(non-volatile memory))，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的电池包的控制装置的结构并不构成对电池包的控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统以及电池包的控制程序。

在图1所示的终端设备中，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的电池包的控制程序，并执行以下操作：

检测信号线接口的电压值；

在所述电压值大于预设电压值时，控制信号发送单元发送低电平信号，以导通第一光耦模块；

信号发送结束后，控制所述信号发送单元发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电池包的控制程序，还执行以下操作：

判断是否有通信需求；

在有通信需求时，执行所述检测信号线接口的电压值的步骤。

参照图2，图2为本发明实施例方案涉及的电池充放电电路的的结构示意图，如图2所示，本发明提出了一种电池充放电电路100，所述电池充放电电路包括用于与电池正极连接的第一连接端1、用于与电池负极连接的第二连接端2、与所述第一连接端1连接的第一充放电接口3以及通过开关模块7与所述第二连接端连接的第二充放电接口4，所述第二充放电接口4接地；所述电池充放电电路还包括依次连接的主控模块5、隔离通讯模块6以及信号线接口8，所述信号线接口8用于通过信号线连接控制器，其中，控制器可选为车辆控制器，当然，在其他实施例中也可以为其他类型的控制器，本实施例对此不作限定，所述开关模块7与所述主控模块6连接。需要说明的是，第一充放电接口3也可以直接与电池的正极连接，即第一充放电接口3与第一连接端1可以重合。

本实施例中，第一充放电接口3为正功率线接口P+，第二充放电接口4为负功率线接口P-，开关模块7控制第二连接端2通断第二充放电接口4(开关模块7控制电源正极通断P-)，通过第一充放电接口3和第二充放电接口4可以引出功率线以对外部控制器进行充放电。信号线接口8用于引出信号线，以对外部控制器进行通讯。

本实施例中，通过在第二充放电接口4上集成信号地，实现只需要引出一根信号线，配合集成在第二充放电接口4上的信号地即可实现单信号线的对外通讯，其中，单信号线通讯的作用主要是与外部控制器通信上传SOC及电池的告警状态和电池信息(例如电压、电流、温度)等，或者外部控制器下发参数设置或控制命令，通过主控模块去控制开关模块执行相应的开关动作。

基于图2所示的电池的充放电电路的结构示意图，在一种可选的实施方式中，参照图3，图3为本发明实施例方案涉及的硬件电路图一，所述隔离通讯模块6包括第一光耦模块以及所述主控模块5包括信号发送单元T，所述第一光耦模块的正极与第三连接端连通，所述第三连接端与所述第一连接端连通，所述第一光耦模块的输入端与所述信号发送单元T连接，所述第一光耦模块的负极接地，所述第一光耦模块的输出端与所述信号线接口8连接。

本实施例中，所述电池充放电电路还包括第一电阻以及第二电阻，所述第一光耦模块的正极经所述第一电阻与所述第三连接端连通，所述第一光耦模块的输出端经所述第二电阻与所述信号线接口8连接。

在本实施例中，所述电池充放电电路还包括第五电阻，所述第二充放电接口经第五电阻接地。

本实施例中，通过第一光耦模块搭建的硬件电路可以实现信号发送单元T向外部控制器发送信号，具体地，在第一充放电接口3、第二充放电接口4以及信号线接口8与外部控制器连接，外部控制器接通上拉电压后，在检测到有通讯需求时，控制信号发送单元T发送低电平信号，以导通第一光耦模块产生信号波形，进而拉低外部控制器的上拉电压。使外部控制器接收低电平信号。可以理解的是，若信号发送单元T发送高电平信号，第一光耦模块关闭，外部控制器的上拉电压回升，外部控制器接收高电平信号。这样，本实施例中通过第一光耦模块搭建硬件电路，实现通过引出一根信号线使信号发送单元T向外部设备发送信号，需要说明的是，外部控制器也是符合单信号线通讯的设备。

基于图2所示的电池的充放电电路的结构示意图，在另一种可选的实施方式中，参照图4，图4为本发明实施例方案涉及的硬件电路图二，所述隔离通讯模块6包括第二光耦模块以及所述主控模块5包括信号接收单元R，所述第二光耦模块的输入端与所述信号线接口8连接，所述第二光耦模块的负极接地，所述第二光耦模块的输出端与所述信号接收单元R连接，所述第二光耦模块的正极与所述第三连接端连通。

本实施例中，所述第二光耦模块的输出端接地。

本实施例中，所述电池充放电电路还包括第三电阻以及第四电阻，所述第二光耦模块的输入端经第三电阻与所述信号线接口8连接，所述第二光耦模块的输出端经第四电阻接地。

本实施例中，所述电池充放电电路还包括第五电阻，所述第二充放电接口4经第五电阻接地。

本实施例中，通过第二光耦模块搭建的硬件电路可以实现信号接收单元R接收外部控制器发送的信号，具体地，在第一充放电接口3、第二充放电接口4以及信号线接口8与外部控制器连接后，在检测到有通讯需求时，通过控制外部控制器的上拉电压的通断作为信号发送源，以向信号接收单元R发送信号。外部充电设别接通上拉电压产生高电平信号，以导通第二光耦模块产生信号波形，进而拉高信号接收单元R的电压，使信号接收单元R接收高电平信号，可以理解的是，若外部控制器断开上拉电压产生低电平信号，第二光耦模块关闭，进而使信号接收单元R的电压回落，使信号接收单元R接收低电平信号。这样，本实施例中通过第二光耦模块搭建硬件电路，实现通过引出一根信号线使信号接收单元R接收外部设备发送的信号。

基于图2所示的电池的充放电电路的结构示意图，在另一种可选的实施方式中，通过第一光耦模块和第二光耦模块搭建硬件电路，即将上述信号发送单元T向外部控制器发送信号的情况与上述信号接收单元R接收外部控制器产生的信号结合，实现通过引出一根信号线双向通讯。

具体地，通过在逻辑上区分信号发送阶段和信号接收阶段实现单线通讯，在第一充放电接口3、第二充放电接口4以及信号线接口8与外部控制器连接后，在检测到有通讯需求时，先进入信号发送阶段，即控制信号发送单元T发送低电平信号，以导通第一光耦模块产生信号波形，进而拉低外部控制器的上拉电压。使外部控制器接收低电平信号，之后控制信号发送单元T发送高电平信号，以关闭第一光耦模块进入信号接收阶段，关闭第一光耦模块后，通过控制外部控制器的上拉电压的通断作为信号发送源，以向信号接收单元R发送信号。这样，本方案通过第一光耦模块和第二光耦模块搭建硬件电路，并在软件逻辑上区分通讯时段，实现单信号线的双向通讯。

本实施例中，所述电池充放电电路可以应用于电池包，电池包可选为车载电池包，所述电池包包括所述电池充放电电路、电池以及电压检测模块，所述电池的正极与所述第一连接端1连接，所述电池的负极与所述第二连接端2连接，所述电压检测模块与所述主控模块5连接。所述电池包可通过所述第一充放电接口3和所述第二充放电接口4对控制器充放电，所述电池包可通过信号线接口8与所述控制器通讯。

本实施例提供的技术方案中，在电池充放电电路中将信号地集成在第二充放电接口4上，电池包与控制器的通讯过程中不需要设置信号地接口以单独引出用于连接信号地的信号线，从而实现只需通过信号线接口8引出一根信号线，配合集成在第二充放电接口4上的信号地即可实现电池包与控制器的隔离通讯。

参照图5，图5为本发明电池包的控制方法实施例一的流程示意图，所述电池包的控制方法包括以下步骤：

步骤S10，检测信号线接口的电压值；

本实施例中，当外部控制器与第一充放电接口、第二充放电接口以及信号线接口连接后，外部控制器具有上拉电压，上拉电压的大小可根据实际需要确定，可选为5V，本实施例对此不作限定。

本实施例中，主控模块驱动电压检测模块检测信号线接口的电压值，电压检测模块检测到信号线接口的电压值后，将检测到的信号线接口的电压值返回至主控模块，以使主控模块进行后续的处理，信号线接口的电压值大小可以用来确定外部控制器是否存在上拉电压，需要说明的是，主控模块驱动电压检测模块检测信号线接口的电压值的过程中，外部控制器的上拉电压一直接通。

步骤S20，在所述电压值大于预设电压值时，控制信号发送单元发送低电平信号，以导通第一光耦模块；

本实施例中，控制器在检测到信号线接口的电压之后，将检测到的电压值与预设电压值进行比较，判断检测到的电压值是否大于预设电压值，以确定外部控制器的上拉电压是否正常工作。其中，预设电压值可根据实际情况确定，本实施例对此不作限定。

本实施例中，在确定电压值大于预设电压值时，确定外部控制器的上拉电压正常工作，此时，主控模块控制信号发送单元发送低电平信号，以导通第一光耦模块，第一光耦模块导通后拉低外部控制器的上拉电压产生可接收的信号波形，将信号发送单元发送的信号传输到外部控制器，实现电池包与外部控制器的信号传输。

具体地，在主控模块控制信号发送单元发送低电平信号时，第一光耦模块导通，拉低外部控制器的上拉电压，外部控制器接收低电平信号；在主控模块控制信号发送单元发送高电平信号时，第一光耦模块关闭，外部控制器的上拉电压回升，外部控制器接收高电平信号。

步骤S30，信号发送结束后，控制所述信号发送单元发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块。

在本实施中，信号发送结束后，主控模块控制信号发送单元发送高电平信号，外部控制器上拉电压回升，关闭第一光耦模块，需要说明的是，信号发送结束表明电池包向外部控制器的发送信号的通讯过程结束，控制器执行下一步操作。

在本实施中，若信号发送结束前，信号发送单元发送的为低电平信号，则执行所述控制所述信号发送单元发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块的步骤。

在本实施中，若信号发送结束前，信号发送单元发送的为高电平信号，主控模块可以直接执行下一步操作或者执行所述控制所述信号发送单元发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块的步骤，如此可确保第一光耦模块关闭。

进一步地，主控模块控制所述信号发送单元发送高电平信号，关闭所述第一光耦模块后，电池包与外部控制器的信号发送阶段结束，进入信号接收阶段，在信号接收接段，外部控制器作为信号发送源，向电池包的信号接收单元发送信号。外部控制器通过控制其上拉电压的通断作为信号发送源，进而驱动第二光耦模块的的导通和关闭实现信号传输。

具体地，外部控制器接通其上拉电压(相当于发送高电平信号)，驱动第二光耦模块导通以拉高信号接收单元的电压，信号接收单元接收高电平信号；外部控制器断开其上拉电压(相当于发送低电平信号)，驱动第二光耦模块关闭，以使信号接收单元的电压回落，信号接收单元接收低电平信号，如此，外部控制器通过控制其上拉电压的通断驱动第二光耦模块的导通与关闭，进而拉高或者拉低信号接收单元的电压实现信号接收单元接收来自外部控制器的信号。

本实施例中，信号发送阶段，第二光耦模块处于关闭状态，而信号接收阶段第一光耦模块处于关闭状态，信号发送阶段和信号接收阶段的信号不会相互干扰，这样，通过软件逻辑上分时段的信号的发送和接收处理，使信号的发送和接收能够在一根信号线上有效进行，实现了电池包与外部控制器的单线双向通讯，同时降低了电池包的制作成本。

本实施例提供的技术方案中，通过检测信号线接口的电压值，在所述电压值大于预设电压值时，控制信号发送单元发送低电平信号，以导通第一光耦模块，信号发送结束后，控制所述信号发送器发送高电平信号，以关闭所述第一光耦模块。这样，通过光耦搭建硬件通讯电路，电池包向外部控制器发送信号时只需要引出一根信号线，降低了电池包的制作成本，解决了电池包制作成本较高的问题。

参照图6，图6为本发明电池包的控制方法实施例二的流程示意图，基于实施例一，所述电池包的控制方法还包括：

步骤S40，判断是否有通信需求；

步骤S50，在有通信需求时，检测信号线接口的电压值。

在本实施例中，电池包与外部控制器通信前，需要判断电池包与外部控制器之间是否有通讯需求，在电池包与外部控制器之间存在通讯需求时，执行所述检测信号线接口的电压值的步骤，具体可参考实施例一的内容，在此不再赘述。

本实施例中，主控模块根据实际的应用场景和功能判断电池包与外部控制器是否需要进行通信，在确定需要通信时，执行所述检测信号线接口的电压值的步骤。

本实施例提供的技术方案中，通过判断电池包与外部控制器是否有通信需求，在有通信需求时，检测信号线接口的电压值。这样，本方案对通信需求的判断可以使电池包与外部控制器的通讯的软件逻辑更清楚准确，确保电池包与外部控制器的正常通信。

基于上述实施例，本发明还提供了一种电池包，上述电池包括包括上述的电池充放电电路、电池以及电压检测模块，所述电池的正极与所述第一连接端连接，所述电池的负极与所述第二连接端连接，所述电压检测模块与所述主控模块连接。

基于上述实施例，本发明还提供了一种电池包的控制装置，上述电池包的控制装置可以包括存储器、处理器及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的电池包的控制程序，上述处理器执行上述电池包的控制程序时，实现如上述任一实施例所述的电池包的控制方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。