CN101335367A - 分布式电池管理系统及其管理方法 - Google Patents

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马建新
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Abstract

本发明涉及一种分布式电池管理系统，包括至少两个电池模组，各个电池模组分别通过相应的采集模块与电池管理模块相连，采集模块外接跳线电路。本发明还公开了一种分布式电池管理系统的管理方法。本发明通过在采集模块外接跳线电路，利用跳线电路对各个采集模块的I/O端口设定不同的状态，针对各个状态赋予各个采集模块相应的CAN总线地址，以区别各个采集模块发出的信号，解决了分布式电池管理系统的通讯冲突。

Description

分布式电池管理系统及其管理方法
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，尤其是一种分布式电池管理系统及其管理方法。
背景技术
伴随着电动设备的增多，可供电电池组的应用也越来越多，在电池组的使用过程中，电池管理系统必须实时的对电池单体的电压、电流、温度进行监控，以便电池管理系统准确地预测电池性能。
电池管理通常分为集中式电池管理系统和分布式电池管理系统。其中，集中式电池管理系统的优点在于结构简单，易于实现，但电池管理系统是通过多根信号线束获取电池单体的电压及温度值，随着可供电电池组电压需求的升高，电池单体数量必定增加，需要电池管理控制器提供更多的接口资源，同时增加了大量的线束，也增加了电池单体故障诊断的难度。与此同时，这种系统并不能够对数据采集对象进行实时监控，不能够及时反映数据采集对象的突变情况。
其次，分布式电池管理系统的优点是能够很好的对电池单体进行管理，易于实现均衡化充电，随着电池单体数量的增加，电池管理控制器的接口资源易于扩充，线束问题易于解决。但是伴随着电池单体数量的增加，数据采集模块的数量也要相对的增加，分布式电池管理系统采用多个数据采集模块。为降低成本，分布式电池管理系统采用相同的电池采集模块，这就带来了采集板之间的CAN冲突问题。
面对着多个数据采集板与电池管理控制器之间的通讯，解决数据通讯冲突成为了首要的任务，而当前解决分布式管理系统通讯冲突的主要方法有两种：第一种是对每一个数据采集系统应用不同的程序，配置不同的CAN总线ID；第二种是使用类似于DS18B20等产品，通过硬件自动添加CAN总线ID，解决通讯冲突。但无疑这些方法将大大的增加产品生产的难度和成本。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种能够解决通讯冲突、难度小、成本低的分布式电池管理系统。
为实现上述目的，本发明提供的一种分布式电池管理系统，包括至少两个电池模组，各个电池模组分别通过相应的采集模块与电池管理模块相连，采集模块外接跳线电路。
本发明的另一目的在于提供一种分布式电池管理系统的管理方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)读取跳线信息，并判断各个采集模块I/O端口的状态；
(2)根据各个采集模块I/O端口的相应状态，赋予各个采集模块相应的CAN总线地址；
(3)各个采集模块对电池模组进行数据采集，并将采集到的数据通过CAN总线传输至电池管理模块；
(4)电池管理模块根据CAN总线地址判别采集模块发出的信号，并进行相应处理。
本发明通过在采集模块外接跳线电路，利用跳线电路对各个采集模块的I/O端口设定不同的状态，针对各个状态赋予各个采集模块相应的CAN总线地址，以区别各个采集模块发出的信号，解决了分布式电池管理系统的通讯冲突。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2、3分别是本发明中采集模块芯片MCU、采集模块芯片MCU与跳线电路连接的示意图；
图4分别是本发明中跳线接插件的示意图；
图5是将第二、三跳线焊接在PCB板上的电路示意图；
图6是本发明的工作流程图。
具体实施方式
一种分布式电池管理系统，包括至少两个电池模组10，各个电池模组10包括至少两个电池模块11，电池模块11内包括若干个电池单体，各个电池模组10分别通过相应的采集模块与电池管理模块40相连，采集模块为远程数据采集模块20，远程数据采集模块20外接跳线电路50，跳线电路50包括跳线以及套设在跳线上的跳线帽，跳线插在跳线接插件54上，跳线接插件54为绝缘体，在一个跳线接插件54上设有若干个插孔，以供多个跳线插入，如图1、4、5所示。
结合图1、2、3，所述的各个电池模组10的输出端分别与各个远程数据采集模块20的输入端相连，远程数据采集模块20内芯片MCU的I/O端口外接跳线接插件54，远程数据采集模块20的输出端通过CAN总线30与电池管理模块40的输入端相连，电池管理模块40的输出端与车身控制器的输入端相连。
结合图1，为便于说明，本发明采用三个电池模组10，即第一、二、三电池模组，每个电池模组10由4个电池模块11组成，第一、二、三电池模组的输出端分别与第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的输入端相连，第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的输出端通过CAN总线30与电池管理模块40的输入端相连，第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的MCU的I/O端口外接跳线接插件54，跳线接插件54上所插入的跳线的个数由MCU的I/O端口分配情况和远程数据采集模块20使用的数量来决定，跳线由导体A、B组成，将跳线帽套设在导体A、B上时，该跳线所对应的I/O端口为低电平，在本发明中，在第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的MCU上均预留3个I/O接口，以供与跳线接插件54连接，在跳线接插件54上插有3个跳线，即第一、二、三跳线51、52、53。
以下结合图1、2、3、4、5、6对本发明作进一步的说明，其中，图5是将第二、三跳线52、53焊接在PCB板60上的电路示意图。
第一，预先设定第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的MCU的I/O状态分别为：001、010、100；
第二，分别将第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的MCU的I/O端口用跳线帽调至上述状态，比如，对于第一远程数据采集模块21的MCU，将跳线帽52’套设在第二跳线52的导体52A、52B上，将跳线帽53’套设在第三跳线53的导体53A、53B上即可实现001的状态；
第三，读取跳线信息，对第一、二、三远程数据采集模块21、22、23的I/O状态进行判断，若符合预先设定的状态，则对第一、二、三远程数据采集模块21、22、23分别赋予不同的CAN总线地址，假设所赋予的地址分别为0X480、0X481、0X482，用这三个地址对三个远程数据采集模块所采集的信息进行区分；
第四，远程数据采集模块20对电池模块21进行电压、温度等信息的采集，通过A/D转换器进行模数转换后将转换结果写入寄存器，由于电池管理模块40只需要在100ms内完整接收到三组远程数据采集模块20采集到的电池数据即可，RTC模块用以控制CAN传输模块以每100ms发送一次三组远程数据采集模块20采集到的电池数据；
第五，进入CAN总线30传输，若CAN发送寄存器的请求发送标志位置1，则满足数据发送，CAN总线30向电池管理模块40发送信息，若CAN_ERR＞255，则意味着CAN总线30上传输的数据被监测到发生了连续大于255次错误，CAN总线停止传输数据，远程数据采集模块20进入休眠状态；若CAN_ERR≤255，则CAN总线30继续发送数据至电池管理模块40。
综上所述，本发明的核心在于利用跳线电路50在硬件上对各个采集模块的端口状态进行区分，在软件上，针对不同的端口状态赋予各个采集模块不同的CAN地址，在进行数据传输时，电池管理模块40能够辨别出各个采集模块发出的信息，并进行处理，解决了因分布式电池管理系统的通讯冲突所带来的产业化生产管理复杂、生产成本较高的难题。

Claims (7)

1、一种分布式电池管理系统，其特征在于：包括至少两个电池模组，各个电池模组分别通过相应的采集模块与电池管理模块相连，采集模块外接跳线电路。
2、根据权利要求1所述的分布式电池管理系统，其特征在于：所述的跳线电路包括跳线以及套设在其上的跳线帽，跳线插在跳线接插件上。
3、根据权利要求1所述的分布式电池管理系统，其特征在于：所述的各个电池模组的输出端分别与相应的远程数据采集模块的输入端相连，远程数据采集模块内芯片MCU的I/O端口外接跳线接插件，远程数据采集模块的输出端通过CAN总线与电池管理模块的输入端相连。
4、根据权利要求1所述的分布式电池管理系统，其特征在于：所述的电池模组包括至少两个电池模块，每个电池模块内部包含至少两个电池单体。
5、根据权利要求1所述的分布式电池管理系统，其特征在于：所述的电池管理模块的输出端与车身控制器的输入端相连。
6、分布式电池管理系统的管理方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)读取跳线信息，并判断各个采集模块I/O端口的状态；
(2)根据各个采集模块I/O端口的相应状态，赋予各个采集模块相应的CAN总线地址；
(3)采集模块对电池模组进行数据采集，并将采集到的数据通过CAN总线传输至电池管理模块；
(4)电池管理模块根据CAN总线地址判别各个采集模块发出的信号，并进行相应处理。
7、根据权利要求6所述的分布式电池管理系统的管理方法，其特征在于：所述的采集模块为远程数据采集模块，远程数据采集模块的I/O端口为其内芯片MCU的I/O端口。
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