CN102110860A - 分布式电池管理系统及其标识分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式电池管理系统及其标识分配方法，该分布式电池管理系统包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，该方法包括：1)主控器将与之电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；2)处于激活状态的下位机向主控器发送分配标识的请求；3)主控器接收该请求；4)主控器响应于该请求生成一标识；5)主控器向发送该请求的下位机分配该标识；6)被分配了标识的下位机进入分配完成状态，并将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态；7)重复步骤2)至6)。该分布式电池管理系统及其标识分配方法能够简单、有效、可靠地向多个下位机分配标识。

Description

分布式电池管理系统及其标识分配方法

技术领域

本发明涉及分布式电池管理系统，更具体地，涉及电动汽车或者混合动力汽车分布式电池管理系统。

背景技术

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。

电池管理系统通常分为集中式电池管理系统和分布式电池管理系统。分布式电池管理系统一般包括主控器(电池管理控制器)和下位机(数据采集模块)，其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，主控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数据采集模块，这就带来了通信冲突问题。

当前解决主控器与下位机之间的通信冲突的主要方法有两种，一种是对每一个数据采集模块应用不同的程序，配置不同的总线标识(ID)；第二种是通过硬件添加总线ID，解决通信冲突。但第一种方法需要开发不同的ID的软件代码来实现，第二种方法在人工操作上存在一定困难，且在生产过程中很容易出现下位机安装错误的情况，难以确保系统的安全可靠。因此这两种方法都将大大的增加产品生产的难度和成本。

发明内容

为解决现有技术中存在的分配标识复杂、可靠性差的问题，本发明提供一种能够简单、有效、可靠地分配标识的分布式电池管理系统中的标识分配方法以及分布式电池管理系统。

本发明提供一种分布式电池管理系统中的标识分配方法，该分布式电池管理系统包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，该方法包括：

1)主控器将与之电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；

2)处于激活状态的下位机向主控器发送分配标识的请求；

3)主控器接收该请求；

4)主控器响应于该请求生成一标识

5)主控器向发送该请求的下位机分配该标识；

6)被分配了标识的下位机进入分配完成状态，并将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态；

7)重复步骤2)至6)。

本发明还提供一种分布式电池管理系统，包括主控器和多个下位机，其中，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，多个下位机中的每个下位机用于：

在被切换到激活状态时向主控器发送分配标识的请求；

接收主控器分配的标识；以及

在接收到该标识后进入分配完成状态，并向与之串联电连接的下一个下位机发送信号以使该下一个下位机从等待状态被切换到激活状态；

该主控器包括：

状态激活模块，用于将与主控器电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；

接收模块，用于接收处于激活状态的下位机发送的分配标识的请求；

标识生成模块，用于响应于该请求生成所述标识；以及

标识分配模块，用于向发送分配标识的请求的下位机分配该标识。

本发明提供的分布式电池管理系统及其标识分配方法通过分布式电池管理系统的主控器统一向多个下位机分别分配标识，从而既不需要使用不同ID的软件代码，也不需要通过硬件的方式来分配标识，该方法能够简单、有效、可靠地向多个下位机分配标识。

附图说明

图1是分布式电池管理系统的框图；

图2是本发明提供的标识分配方法的流程图；

图3是本发明提供的分布式电池管理系统的主控器、隔离驱动模块以及下位机的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的标识分配方法做进一步描述。

如图1和图2所示，根据本发明的一个实施方式，本发明提供一种分布式电池管理系统中的标识分配方法，该分布式电池管理系统包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，该方法包括：

1)主控器将与之电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；

2)处于激活状态的下位机向主控器发送分配标识的请求；

3)主控器接收该请求；

4)主控器响应于该请求生成一标识

5)主控器向发送该请求的下位机分配该标识；

6)被分配了标识的下位机进入分配完成状态，并将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态；

7)重复步骤2)至6)。

具体地说，如图1所示，根据本发明的一个实施方式，分布式电池管理系统包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机(称为第一下位机，即图1中的下位机1)电连接，与主控器电连接的下位机与其它的下位机依次串联电连接，在给下位机通电时，所有的下位机处于等待状态。这时，主控器向与其电连接的下位机(第一下位机)发送信号以激活该下位机，即将该下位机从等待状态切换到激活状态。该下位机处于激活状态后，向主控器发送分配标识的请求，请求可以是以信号的方式发送。主控器接收该请求，响应于该请求生成一标识，并向该下位机分配该标识。标识的分配可以是以信令的方式发送的。该下位机接收到主控器分配的标识后进入分配完成状态，并向与之电连接的下一个下位机(称为第二下位机，即图1中的下位机2)发送信号以激活该第二下位机，即该第二下位机从等待状态切换到激活状态。之后，该第二下位机可以以信令的方式经由第一下位机向主控器发送分配标识的请求。主控器接收到该请求后响应于该请求生成一标识并经由第一下位机向第二下位机分配一标识。第二下位机接收该标识后进入分配完成状态，并向下一个下位机(称为第三下位机)发送信号以使该第三下位机从等待状态切换到激活状态，处于激活状态的第三下位机做出与第二下位机相同的动作。照此过程，每个下位机都分配了标识。

其中，如果在步骤6)中不存在与进入分配完成状态的下位机串联电连接的下一个下位机，则停止执行所述将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态的步骤，并且停止执行步骤7)。也就是说依次串联的多个下位机中的最后一个下位机被分配标识而进入分配完成状态后，由于其没有与之串联电连接的下一个下位机，因此该最后一个下位机不将任何下位机从等待状态切换到激活状态。

其中，分配给每个下位机的标识是互不相同的，即标识是唯一的。这样，一个标识专用于一个下位机。例如，在主控器接收到第一个请求时，可以生成一个标识，例如0001。当主控器接收到第二请求时，主控器将上一个标识递增，例如0010，已生成第二个标识，如此可以通过累积递增的方式生成多个标识。也可以采用其它的标识生成方法，例如通过累积递减的方式或在接收到请求时随机生成不重复的标识的方法。这些方法都可以通过本领域技术人员公知的软件程序来实现，而且标识生成方法不局限于这些方法。

其中，该方法还可以包括如果下位机被分配了标识，即处于分配完成状态，则不再向主控器发送分配标识的请求。

其中，该方法还可以包括如果控制器在分配标识后一给定时间内没有接收到分配标识的请求，则可以不再分配标识，该标识分配过程结束。该给定时间可以是500ms-600ms，优选地可以是500ms。

优选地，该方法还可以包括主控器可以在分配标识时将该标识存储在主控器的存储模块中。这样，当下位机向主控器传输电池的各项数据时可以识别是哪个下位机传输的数据。

具体地说，在每个下位机都被分配了标识后，下位机向主控器传输的数据中还包含分配给下位机的标识。主控器接收到包含该标识的数据后，通过与存储在存储模块中标识进行对比可以得知数据是从哪个下位机传输的。

优选地，该方法还可以包括在每次给所述下位机和主控器通电的时候，清除之前分配给该下位机的标识和主控器存储的标识；或者可以通过手动的方式删除这些标识。

以上提供的标识分配方法可以通过给主控器和下位机编入程序来实现，程序可以是通过本领域技术人员公知的编程语言来编程，例如汇编语言、C语言等。使用该方法，不需要开发多种软件也不需要添加多个硬件信号识别电路就能实现给多个下位机动态分配标识；而且每个标识对应于一个下位机，从而避免标识分配错误。该分配标识的方法具有简单、有效、可靠的优点。

如图1和图3所示，根据本发明的一个实施方式，还提供一种分布式电池管理系统，包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，下位机也可以采取其它方式电连接。下位机可以采集与之对应的电池或电池组的各项数据，例如，电池温度、电压、电流、剩余电量等，下位机将采集的数据可以通过例如CAN总线的总线传输给主控器，主控器可以对采集的数据进行分析、处理等。

主控器可以是本领域技术人员公知的处理器，例如单片机、DSP芯片机器外围电路等。

下位机可以是本领域技术人员公知的例如单片机、DSP芯片及其外围电路等。

除了可以在传统的下位机中实现的功能以外，本发明的一个实施方式的下位机还可以用于在被切换到激活状态后向主控器发送分配标识的请求，接收主控器分配的标识以及在接收到标识后进入分配完成状态，并向与之串联电连接的下一个下位机发送信号以使该下一个下位机从等待状态被切换激活状态。

除了可以在传统的主控器中包含的模块以外，本发明的一个实施方式的主控器还可以包括：状态激活模块、接收模块、标识生成模块以及表示分配模块，接收机模块与标识生成模块通信，标识生成模块与标识分配模块通信。

其中，状态激活模块用于将与主控器电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；接收模块用于接收处于激活状态的下位机发送的分配标识的请求；标识生成模块用于响应于该请求生成所述标识；以及标识分配模块用于向发送分配标识的请求的下位机分配该标识。该标识分配模块可以与下位机的标识分配端口电连接，该标识分配端口可以是常规的I/O端口。该标识可以是以信令的方式被发送。

如果不存在与进入分配完成状态的下位机串联电连接的下一个下位机，则该进入分配完成状态的下位机停止执行所述向与之串联电连接的下一个下位机发送信号以使该下一个下位机从等待状态被切换到激活状态。也就是说依次串联电连接的多个下位机中的最后一个下位机进入分配完成状态后不将任何下位机从等待状态切换到激活状态。

优选地，为了提高驱动能力，该分布式电池管理系统还可以包括多个隔离驱动模块，该隔离驱动模块可以用于提高向其输入的驱动信号，例如电压或电流，并输出该驱动信号。主控器与一个下位机之间可以经由一个隔离驱动模块电连接，具体地，标识分配模块与一个下位机的标识分配端口之间可以经由一个隔离驱动模块电连接，以及相邻两个下位机之间可以通过一个隔离驱动模块电连接。隔离驱动模块可以是本领域技术人员公知的模块，这里不再赘述。

其中，分配给各个下位机的标识可以是各不相同的。

其中，主控器还可以包括计时模块，该计时模块可以与标识生成模块和标识分配模块通信，用于在所述标识分配模块在分配所述标识时开始计时，当该计时模块开始计时起经过一给定时间时所述接收模块没有接收到所述请求，则标识生成模块不再生成任何标识，标识分配模块不再分配任何标识。例如，当标识分配模块向下位机分配标识的同时可以以信令的方式触发计时模块，计时模块开始计时。如果计时模块的计时在达到给定时间之前，接收模块接收到下位机发出的请求，则标识生成模块在响应于该请求生成标识的同时向计时模块发出信号，计时模块接收到该信号后停止计时并对计时清零。如果计时模块的计时达到给定时间没有接收到标识生成模块发出的信号，则该计时模块向标识生成模块发送信号以通知该标识生成模块不再生成任何标识，或者向标识分配模块发送信号以通知标识分配模块不再分配任何标识，或者同时向标识生成模块和标识分配模块发送信号。计时模块在计时达到给定时间后可以自动停止计时并清零。

可替换地，计时模块可以与接收模块通信，接收模块在接收到请求后可以向计时模块发送信号以使计时模块停止计时并对计时清零。

给定时间的范围可以为500ms-600ms，优选为500ms。

主控器还可以包括存储模块，用于在发送标识时存储该标识。该存储模块可以与标识生成模块和标识分配模块两者通信。

优选地，在给主控器和多个下位机通电时，可以清除存储模块中存储的标识和之前分配给下位机的标识；或者可以通过手动的方式删除这些标识。

在给多个下位机通电时，下位机都处于等待状态，这时主控器的状态激活模块检测到与主控器电连接的下位机处于等待状态，可以向该下位机发送信号以使该下位机从等待状态被切换到激活状态，由此该下位机可以向主控器发送分配标识的请求，开始如上方法中所述的分配标识的过程。

分配标识的过程可以通过对主控器和下位机进行编程来实现，使用的程序可以是采用本领域技术人员公知的编程语言来编成的。

本发明提供的分布式电池管理系统，不需要开发多种软件也不需要添加多个硬件信号识别电路就能实现给多个下位机动态分配标识；而且每个标识对应于一个下位机，从而避免标识分配错误。其能够简单、有效、可靠地向多个下位机分配标识。

下面参考图1-3对本发明的分布式电池管理系统的标识分配过程做进一步描述。

所述主控器与多个下位机中的一个下位机(图1中的下位机1)电连接，该下位机可以与其它的下位机依次电连接。在给多个下位机通电后，所有下位机都处于等待状态。状态激活模块检测到该下位机处于等待状态，向该下位机发送信号以激活该下位机(即，使该下位机从等待状态切换到激活状态)。处于激活状态的该下位机向主控器以信令的方式发送分配标识的请求。接收模块接收该请求。标识生成模块响应于该请求生成一标识，将该标识存储到存储模块中，以及标识分配模块向该下位机分配该标识。标识的分配可以是以信令的方式发送。在该下位机被分配到标识后，不再向标识分配模块发送请求，该下位机进入分配完成状态，并向与之电连接的下一个下位机(图1中的下位机2)发送信号以使该下位机2从等待状态被切换到激活状态，处于激活状态的下位机2经由下位机1向主控器发送分配标识的请求，并重复与下位机1相同的过程，直到下位机n被分配了标识。在向下位机n分配标识后的一给定时间后，标识分配模块没有接收到请求，则不再分配标识，标识分配过程结束。

Claims (14)

1.一种分布式电池管理系统中的标识分配方法，该分布式电池管理系统包括主控器和多个下位机，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，该方法包括：

1)主控器将与之电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；

2)处于激活状态的下位机向主控器发送分配标识的请求；

3)主控器接收该请求；

4)主控器响应于该请求生成一标识；

5)主控器向发送该请求的下位机分配该标识；

6)被分配了标识的下位机进入分配完成状态，并将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态；

7)重复步骤2)至6)。

2.根据权利要求1所述的标识分配方法，其中，如果在步骤6)中不存在与进入分配完成状态的下位机串联电连接的下一个下位机，则停止执行所述将与之串联电连接的下一个下位机从等待状态切换到激活状态的步骤，并且停止执行步骤7)。

3.根据权利要求1所述的标识分配方法，其中，当所述多个下位机都处于等待状态时，所述主控器将与之电连接的下位机从等待状态切换到激活状态。

4.根据权利要求1所述的标识分配方法，其中，该方法还包括所述主控器在分配所述标识之后一给定时间内没有接收到所述请求，则不再分配标识。

5.根据权利要求4所述的标识分配方法，其中，所述给定时间的范围为500ms-600ms。

6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的标识分配方法，其中，该方法还包括当所述主控器分配所述标识时存储该标识。

7.根据权利要求6所述的标识分配方法，其中，该方法还包括在每次给所述下位机和主控器通电的时候，清除之前分配给该下位机的标识和主控器存储的标识。

8.一种分布式电池管理系统，包括主控器和多个下位机，其特征在于，主控器与多个下位机中的一个下位机电连接，该下位机与其它下位机依次串联电连接，多个下位机中的每个下位机用于：

在被切换到激活状态时向主控器发送分配标识的请求；

接收主控器分配的标识；以及

在接收到该标识后进入分配完成状态，并向与之串联电连接的下一个下位机发送信号以使该下一个下位机从等待状态被切换到激活状态；

该主控器包括：

状态激活模块，用于将与主控器电连接的下位机从等待状态切换到激活状态；

接收模块，用于接收处于激活状态的下位机发送的分配标识的请求；

标识生成模块，用于响应于该请求生成所述标识；以及

标识分配模块，用于向发送分配标识的请求的下位机分配该标识。

9.根据权利要求8所述的分布式电池管理系统，其中，如果不存在与进入分配完成状态的下位机串联电连接的下一个下位机，则该进入分配完成状态的下位机停止执行所述向与之串联电连接的下一个下位机发送信号以使该下一个下位机从等待状态被切换到激活状态。

10.根据权利要求8所述的分布式电池管理系统，其中，当所述多个下位机都处于等待状态时，所述状态激活模块将与主控器电连接的一个下位机从等待状态切换到激活状态。

11.根据权利要求8所述的分布式电池管理系统，其中，所述主控器还包括存储模块，用于在所述标识分配模块分配标识时存储该标识。

12.根据权利要求8所述的分布式电池管理系统，其中，所述主控器还包括计时模块，用于在所述标识分配模块分配所述标识时开始计时，且当该计时模块的计时达到一给定时间后所述接收模块没有接收到所述请求，则该标识分配模块不再分配标识。

13.根据权利要求12所述的分布式电池管理系统，其中，所述给定时间的范围为500ms-600ms。

14.根据权利要求8所述的分布式电池管理系统，其中，该分布式电池管理系统还包括多个隔离驱动模块，用于提高向其输入的驱动信号并输出该驱动信号，所述主控器与一个下位机之间经由一个隔离驱动模块电连接；以及

相邻两个下位机之间通过一个隔离驱动模块电连接。

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