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原文传递一种多安全模式的电池管理系统及其设计方法

专利名称：	一种多安全模式的电池管理系统及其设计方法
摘要：	本发明公开了一种多安全模式的电池管理系统，包括电池组、前端芯片、主控MCU、辅助MCU、CAN接口、逻辑运算器、驱动器、系统基础芯片、外部接口和继电器，主控MCU和辅助MCU均通过菊花链通信线与前端芯片连接，主控MCU和辅助MCU连接，且主控MCU和辅助MCU均与CAN接口连接；主控MCU、逻辑运算器和外部接口均与系统基础芯片连接；逻辑运算器和外部接口均与驱动器连接，电池组和外部接口均与继电器连接；相对现有的设计电池管理系统，本发明在前端芯片具备ASIL‑D的架构上改进，对功能安全的设计具有更高的自由度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	惠州市亿能电子有限公司
发明人：	刘飞;文锋;王占国;盛大双
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910091662.7
公开号：	CN109747480A
代理机构：	广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：	陈卫;禹小明
分类号：	B60L58/10(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	516000 广东省惠州市仲恺高新区56号小区三期厂房
主权项：	1.一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于，包括电池组（1）、前端芯片（2）、主控MCU（3）、辅助MCU（4）、CAN接口（5）、逻辑运算器（6）、驱动器（7）、系统基础芯片（8）、外部接口（9）和继电器（10），所述主控MCU（3）和所述辅助MCU（4）均通过菊花链通信线（11）与所述前端芯片（2）连接，所述主控MCU（3）和所述辅助MCU（4）连接，且所述主控MCU（3）和所述辅助MCU（4）均与所述CAN接口（5）连接；所述主控MCU（3）、所述逻辑运算器（6）和所述外部接口（9）均与所述系统基础芯片（8）连接；所述逻辑运算器（6）和所述外部接口（9）均与所述驱动器（7）连接，所述驱动器（7）、所述电池组（1）和所述外部接口（9）均与所述继电器（10）连接；所述主控MCU（3）和辅助MCU（4）均与所述逻辑运算器（6）连接。 2.根据权利要求1所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述前端芯片（2）至少设置两个。 3.根据权利要求2所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述前端芯片（2）上设有故障线（26），所述故障线（26）一端连接所述前端芯片（2），所述故障线（26）的另一端连接所述主控MCU（3）。 4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述前端芯片（2）包括外部模组电压测量模块（11）、内部模组电压测量模块（12）、单体温度测量模块（13）、单体电压测量模块（14）、单体冗余电压测量模块（15）、单体电压硬件监控模块（16）、温度硬件监控模块（17）、采集信号与安全机制模块（18）、芯片电源安全机制模块（19）、通信安全机制模块（20）、芯片其他内部诊断模块（21）、硬件安全管理模块（22）、硬件告警接口（23）和菊花链接口（24），所述外部模组电压测量模块（11）、所述内部模组电压测量模块（12）、所述单体温度测量模块（13）、所述单体电压测量模块（14）和所述单体冗余电压测量模块（15）均与所述采集信号与安全机制模块（18）连接；所述采集信号与安全机制模块（18）分别与所述通信安全机制模块（20）和所述硬件安全管理模块（22）连接，所述芯片电源安全机制模块（19）、所述通信安全机制模块（20）和所述芯片其他内部诊断模块（21）均与所述硬件安全管理模块（22）连接；所述单体电压硬件监控模块（16）、所述温度硬件监控模块（17）和所述硬件安全管理模块（22）均与所述硬件告警接口（23）连接；所述通信安全机制模块（20）和所述菊花链接口（24）连接。 5.根据权利要求4所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述菊花链接口（24）包括菊花链上行接口和菊花链下行接口，所述硬件告警接口（23）包括告警上行接口和告警下行接口。 6.根据权利要求4所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述通信安全机制模块至少包括CRC机制模块、计数机制模块模块和超时监控机制模块。 7.根据权利要求1所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：所述继电器（10）包括正极继电器和负极继电器，所述正极继电器和所述电池组（1）的正极连接，所述负极继电器和所述电池组（1）的负极连接；在所述电池组（1）上设有温度传感器（27）。 8.根据权利要求1所述的一种多安全模式的电池管理系统，其特征在于：还包括备用电源（25），所述系统基础芯片（8）、所述主控MCU（3）和所述辅助MCU（4）均与所述备用电源（25）连接。 9.一种多安全模式的电池管理系统设计方法，其特征在于：在现有的汽车安全系统上，增设一个辅助MCU和电池数据采集模块，现有的主控MCU和增设的辅助MCU均通过菊花链通信线与增设的电池数据采集模块连接，且主控MCU和辅助MCU进行通信连接，主控MCU、辅助MCU和前端芯片模块形成闭环的通信链路，辅助MCU实时监测主控MCU的状态，并在主控MCU失效的情况下，辅助MCU自动接管主控MCU的权限。 10.根据权利要求9所述的一种多安全模式的电池管理系统设计方法，其特征在于：所述主控MCU选择ASIL-D 等级、所述辅助MCU选择QM及更高等级，电池管理系统构成ASIL-D+的架构，实现故障操作；所述主控MCU选择ASIL-B 等级、所述辅助MCU选择ASIL-A及更高等级，电池管理系统构成ASIL-C的架构，实现故障操作；所述主控MCU选择ASIL-B 等级、所述辅助MCU选择ASIL-B及更高等级，电池管理系统构成ASIL-D的架构，实现故障操作；所述主控MCU选择ASIL-B 等级、所述辅助MCU空缺时，电池管理系统构成ASIL-B的架构，实现故障安全操作。
所属类别：	发明专利