CN103650290A - 用于向电池组的多个从分配标识符的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为电池组的多个从BMS分配标识符的方法和系统。根据本发明，一种主电池管理系统(BMS)经通信网络为N个从BMS(N是大于或等于二的整数)分配标识符的方法包括以下步骤：(a)每一个从BMS组合该从BMS管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值以产生初始标识符，并且向主BMS传送初始标识符；和(b)主BMS基于从每一个从BMS接收的初始标识符再次分配标识符，并且传送分配的标识符给每一个从BMS。根据本发明，能够分配标识符而无需预先输入用于多从BMS的标识符并且无需独立的硬件配置。

Description

用于向电池组的多个从分配标识符的方法和系统
技术领域
本公开涉及一种应用于多电池结构电池组的、为多从结构的电池管理系统(BMS)中的每一个从BMS设定标识符的方法和系统，并且更加具体地，涉及一种通过使用在电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值的组合分配或者设定标识符的方法和系统。
本申请要求于2011年9月5日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2011-0089746的优先权，其公开在此通过引用而被并入。
背景技术
根据产品种类和诸如高能量密度的优良的电气特性，二次电池具有高适用性，并且因此通常被用作电动车辆(EV)或者混合动力车辆(HV)以及移动装置的电源。这些二次电池具有大大地减少化石燃料的使用的基本优点。而且，二次电池并不产生伴随能量消耗的副产品，并且因此是环境友好的并且能够改进能量效率。由于这些原因，作为可替代能源，二次电池正在受到关注。
通常，用于EV的电池组包括由多个电池(电池胞)构成的组件或者多个组件。电池胞(cell)具有阴极集电器、隔膜、活性材料、电解质、铝薄膜层等，并且能够通过在这些构件或者元件之间的电化学反应而被充电和放电。
除了以上基本结构，该电池组进一步包括电池管理系统(BMS)，该电池管理系统通过监视电池的状态并且使用算法控制电池的环境以基于马达的驱动负荷控制电力供应、测量电气性质诸如电流或者电压、控制充电/放电、平衡电压、估计荷电状态(SOC)等而管理电池。
近来，对于作为高容量应用以及能量存储应用的电池组的需要正在增加。为了满足这个需要，具有串联/并联连接的多个电池的多模块电池组是基本上处于主导地位。
这种多结构电池组可以依据逻辑电路或者印刷电路板(PCB)的类型不同地实现。例如，为了改进监视和控制效率，多结构电池组可以包括多从BMS，包括用于分别管理构成电池组的多个电池的多个从BMS，和用于多个从BMS的一体控制的主要或者主BMS。
在此情况下，主BMS与从BMS通信以收集将在检查电池的电流状态和控制电池的充电/放电中使用的、由从BMS管理的电池的数据。
为了收集数据或者发送命令信号，每一个从BMS的节点标识符(ID)是必须要求的。传统上，对于每一个从BMS，ID在电路上预设或者在电可擦洗可编程只读存储器(EEPROM)等中编程。
因为这种传统方法需要用于操作与在电池组中包括的从BMS的数目一样多的各个硬件或者软件的机构并且必须管理该机构，所以它占据大量的资源并且具有复杂的操作方案。
发明内容
技术问题
本发明被设计用于解决现有技术的问题，并且因此本发明涉及提供一种能够在不预先向多从BMS输入标识符或者使用独立的硬件配置的情况下分配标识符的方法和系统。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供一种用于分配标识符的方法，其中主电池管理系统(BMS)通过通信网络向N个从BMS(N是2或者更大的整数)分配标识符，该方法包括：(a)由每一个从BMS通过组合该从BMS管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值而产生初始标识符，并且向主BMS传送初始标识符；和(b)由主BMS根据从每一个从BMS接收的初始标识符再次分配标识符，并且然后向从BMS传送标识符。
在本公开的另一个方面中，还提供一种用于分配标识符的系统，该系统包括N个从BMS，每一个从BMS通过组合该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值产生初始标识符，并且通过通信网络向主BMS传送初始标识符；和主BMS，主BMS根据从每一个从BMS接收的初始标识符再次分配标识符，并且然后通过通信网络向从BMS传送标识符。
有利的效果
根据本公开的一个方面，在不预先向多从BMS输入标识符或者使用独立的硬件配置的情况下分配标识符是可能的。
根据本公开的另一个方面，因为不要求用于预先向多从BMS输入标识符或者使用独立的硬件配置的另外的过程，所以通过缩短它的过程时间并且降低生产成本而改进生产率是可能的。另外，因为还可以通过使用在相同条件下制备的从BMS配置电池组，所以生产线可以被进一步简化。
根据本公开的另一个方面，因为通过组合数字电压测量值产生初始标识符，所以初始标识符重叠发生的可能性是低的。因此，即使从BMS的一部分利用新的一个替换或者新安装已经被赋予标识符的从BMS，防止标识符重叠也是可能的，由此增强当扩展或者安装设备时的适应性并且还改进产品可靠性。
根据本公开的另一个方面，即使当电池组中的从BMS被利用新的一个替换时，工人也不必一个接一个地检查从BMS的标识符，由此当开始替换电池组等时大大地改进工作效率并且最小化或者防止由错误安装引起的系统错误。
附图说明
附图示意本公开的优选实施例并且与前面的公开一起用于提供本公开的技术精神的进一步的理解。然而，本公开不被理解为限制于附图，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的、具有多从结构的电池组的总体配置的框图；
图2是用于示意根据本公开的实施例的、用于分配标识符的方法的流程图；并且
图3示出根据本公开的实施例的、用于通过组合数字电压值产生初始标识符的过程的示例。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解在说明书和权利要求中使用的术语不应该被理解为限制于通常的和字典的含义，而是基于允许本发明人为了最好地解释而适当地定义术语的原则基于对应于本公开的技术方面的含义和概念解释。因此，在这里提出的说明只是仅仅为了示意的优选示例，而不是要限制本公开的范围，从而应该理解，能够在不偏离本公开的精神和范围的情况下对其进行其它等价替代和修改。
首先，将描述根据本公开的实施例的一种用于分配标识符的方法。
在描述用于分配标识符的方法之前，将描述根据本公开一个实施例的电池组的构件。
图1是示出根据本公开的实施例的、具有多从结构的电池组的总体配置的框图。
参考图1，具有多从结构的电池组10包括主BMS100、从BMS110、包含在从BMS中的多个电池胞130，和包含电池胞的电池模块120。
主BMS100对应于用于该多个从BMS110的一体控制的BMS并且被连接到通信网络以通过与每一个从BMS110通信而请求或者接收要求的信息。
从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个被电连接到由从BMS操控的电池模块120-1、120-2、…、120-N并且控制相应的电池模块120-1、120-2、…、120-N，即至少一个电池胞130-1、130-2、…、130-N。从BMS110的控制功能可以包括能够在本领域技术人员的水平下应用的各种电气或者电子控制功能，诸如充电/放电控制、平滑控制、切换、电气特性测量和监视、异常签署、开/关控制等。
在如在图1中所示具有多从结构的电池组10中，该多个从BMS110-1、110-2、…、110-N可以被定位成具有物理的顺序次序。
优选地，通信网络是控制器局域网络(CAN)。CAN在本公开的领域中是众所周知的并且不在这里详细描述。
将在下面参考图2和3描述一种用于通过使用电池组10的构件分配标识符的方法。
图2是用于示意根据本公开的实施例的、用于分配标识符的方法的流程图。
首先，在步骤S200中，如果确定应该新设定或者应该检验或者检查标识符或者根据周期检查计划表，本公开的主BMS100通过通信网络向从BMS110-1、110-2、…、110-N传送标识符分配启动信号。此时，标识符分配启动信号通知用于向从BMS110-1、110-2、…、110-N分配标识符的过程被启动。
接着，在步骤S210中，接收标识符分配启动信号的从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个测量由相应的从BMS操控的电池模块120-1、120-2、…、120-N中的电池胞130-1、130-2、…、130-N的电压。电池胞130-1、130-2、…、130-N的测量电压利用模拟-数字(A/D)转换而被转换成数字电压测量值。从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个组合这些数字电压测量值以产生初始标识符。
优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个通过组合选自数字电压测量值之中的较低比特区域的至少一个比特而产生初始标识符。
更加优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个通过组合在数字电压测量值之中的最低1比特或者最低2比特而产生初始标识符。
初始标识符在标识符被识别之前暂时使用的标识符。此时，N个初始标识符不应该相互重叠，并且因此本公开通过使用在电池胞130中固有的不确定性而产生随机采样数。
参考图3，将描述一种用于从BMS110产生初始标识符的方法。
图3示出根据本公开的实施例的、用于通过组合数字电压值产生初始标识符的过程的示例。
参考图3，描绘了通过使用最低2比特产生eCAN的29比特初始标识符。如果电池胞130-1、130-2、…、130-N的电压被测量为3.125(V)、3.124(V)、3.123(V)、…、3.123(V)，则这些电压可以利用A/D转换而被转换成二进制数字并且被表达为110010001111(2)、110010001110(2)、110010001101(2)、…、110010001101(2)。这时，通过这些组合数字电压测量值的最低2比特产生初始标识符111001......01(2)。
电池胞130-1、130-2、…、130-N的数字电压测量值包括非确定性诸如电压波动、测量噪声、定量化误差等。此时，被表达为二进制数字的、具有较低比特的数字电压测量值被给予更大的差异。因此，当通过组合选自数字电压测量值的较低比特区域的至少一个产生初始标识符时，可以产生不相互重叠的N个初始标识符。
通过考虑电池组10中的电池模块120的数目、电池模块120中的电池胞130的数目、初始标识符重叠的可能性等，用于产生初始标识符的较低比特可以被以各种方式设定。
从BMS110-1、110-2、…、110-N向主BMS110传送所产生的初始标识符。优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N被设定为按照所产生的初始标识符的值的升序传送初始标识符。例如，在使用控制器局域网络(CAN)通信的情况下，使用由双绞线构成的BUS通信网络。从BMS110-1、110-2、…、110-N同时地向CAN传送初始标识符，并且如果任何从BMS确定它的标识符高于另一个标识符，则相应的从BMS停止传送。相应的从BMS尝试再次传送初始标识符，并且因此，最后传送了具有最高初始标识符值的标识符。在通信网络中根据标识符值的传送次序的排列在本公开的技术领域中是众所周知的并且不在这里详细描述。
接着，在步骤S220中，主BMS100确定是否从从BMS110-1、110-2、…、110-N接收了N个初始标识符。
优选地，如果在步骤S220中未接收到N个初始标识符，则主BMS110确定预设时间是否已经期满。如果预设时间尚未期满，则主BMS110保持等待接收初始标识符。然而，如果在预设时间内未接收到N个初始标识符，则该过程返回步骤S200从而主BMS100再次向从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个传送标识符分配开始信号。
由于在数字电压测量值中包括的非确定性，初始标识符相互重叠的可能性是非常低的，但不是不可能。因此，如果所产生的用于不同从BMS110-1、110-2、…、110-N的初始标识符相互重叠，则主BMS在预设时间内没有接收N个初始标识符。此时，主BMS确定初始标识符相互重叠，并且再次向从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个传送标识符分配启动信号。
可以根据从BMS110的数目、从BMS110的性能或者网络的通信速率以各种方式选择用于接收初始标识符的预设时间。
如果主BMS100在步骤S220中接收到N个初始标识符，则该过程进至步骤S240。
在步骤S240中，主BMS100根据接收的初始标识符再次分配标识符并且然后向从BMS110-1、110-2、…、110-N传送标识符。另外，从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个存储所接收的标识符作为其标识符。
优选地，主BMS100按照所接收的初始标识符的值的升序分配从BMS110-1、110-2、…、110-N的标识符并且然后向从BMS传送标识符。
在下文中，将基于上述实施例描述根据本公开的实施例的、一种用于分配标识符的系统。然而，以上已经描述的电池组的配置(例如，电池胞、电池模块和通信网络)、初始标识符产生方法、初始标识符传送次序和用于分配标识符的方法将不在这里详细地解释。
根据本公开的实施例的、用于分配标识符的系统包括N个从BMS110-1、110-2、…、110-N(N是2或者更大的整数)和主BMS100。
从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个通过组合相应的从BMS所操控的电池组中包含的电池胞的数字电压测量值产生初始标识符，并且通过通信网络传送初始标识符。
优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个通过组合选自相应的从BMS所操控的电池组中包含的电池胞的数字电压测量值之中的较低比特区域的至少一个比特而产生初始标识符。
更加优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N中的每一个通过组合相应的从BMS所操控的电池组中包含的电池胞的数字电压测量值之中的最低1比特或者最低2比特而产生初始标识符。
还优选地，从BMS110-1、110-2、…、110-N按照初始标识符的值的升序向主BMS传送初始标识符。
主BMS100根据从各从BMS110-1、110-2、…、110-N接收的初始标识符再次分配标识符，并且然后通过通信网络向从BMS110-1、110-2、…、110-N传送标识符。
优选地，如果主BMS100在预设时间内未从各从BMS110-1、110-2、…、110-N接收到N个初始标识符，则主BMS100再次从各从BMS110-1、110-2、…、110-N接收初始标识符。
还优选地，主BMS100按照从各从BMS110-1、110-2、…、110-N接收的初始标识符的值的升序再次分配标识符，并且然后向从BMS110-1、110-2、…、110-N传送标识符。
优选地，通信网络是控制器局域网络(CAN)。
根据本公开的一个方面，在不预先向多个从BMS输入标识符或者使用独立的硬件配置的情况下分配标识符是可能的。另外，因为不要求用于预先向多从BMS输入标识符或者使用独立的硬件配置的另外的过程，所以通过缩短它的过程时间并且降低生产成本而改进生产率是可能的。另外，因为还可以通过使用在相同条件下制备的从BMS配置电池组，所以生产线可以被进一步简化。而且，因为通过组合数字电压测量值产生初始标识符，所以初始标识符重叠发生的可能性是低的。因此，即使从BMS的一部分被利用新的一个替换或者新安装已经被赋予标识符的从BMS，防止标识符重叠也是可能的，由此增强当扩展或者安装设备时的适应性并且还改进产品可靠性。此外，即使当电池组中的从BMS被利用新的一个替换时，工人也不必一个接一个地检查从BMS的标识符，由此当开始替换电池组等时大大地改进工作效率并且最小化或者防止由错误安装引起的系统错误。
同时，应该理解图1中所示本公开的电池组10的构件或者元件在它们之间可以不是物理地而逻辑地区别。
换言之，应该如此解释，即，因为根据本发明的电池组的每一个构件或者元件是逻辑构件或者元件，所以如果它们执行本发明的逻辑特征的功能，则它们落入本发明的精神或者范围内，无论它们分开地还是一体地操作，并且即使它们被以其它方式命名，但是如果它们执行相同或者类似的功能，则它们也落入本发明的精神或者范围内。

Claims (14)

1.一种用于分配标识符的方法，其中主电池管理系统(BMS)经通信网络向N个从BMS分配标识符，N是2或者更大的整数，所述方法包括：
(a)由每一个从BMS通过组合该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值而产生初始标识符，并且向主BMS传送所述初始标识符；以及
(b)由所述主BMS根据从每一个从BMS接收的所述初始标识符再次分配标识符，并且然后传送所述标识符给各从BMS。
2.根据权利要求1所述的用于分配标识符的方法，
其中在步骤(a)，每一个从BMS通过组合选自该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值之中较低比特区域的至少一个比特而产生初始标识符。
3.根据权利要求2所述的用于分配标识符的方法，
其中在步骤(a)，每一个从BMS通过组合该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值之中的最低1比特或最低2比特而产生初始标识符。
4.根据权利要求1所述的用于分配标识符的方法，
其中在步骤(a)，所述从BMS按照所述初始标识符的值的升序向所述主BMS传送所述初始标识符。
5.根据权利要求1所述的用于分配标识符的方法，进一步包括：
在所述主BMS在预设时间内从所述从BMS未接收到N个初始标识符的情况下，由所述主BMS再次从每一个从BMS接收初始标识符。
6.根据权利要求1所述的用于分配标识符的方法，
其中在步骤(b)，所述主BMS按照从所述从BMS接收的所述初始标识符的值的升序再次分配标识符，并且然后传送所述标识符给各所述从BMS。
7.根据权利要求1所述的用于分配标识符的方法，
其中在步骤(a)，所述通信网络是控制器局域网络(CAN)。
8.一种用于分配标识符的系统，包括：
N个从BMS，每一个从BMS通过组合该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值而产生初始标识符，并且经通信网络向主BMS传送所述初始标识符；以及
主BMS，所述主BMS根据从每一个从BMS接收的所述初始标识符再次分配标识符，并且然后经所述通信网络传送所述标识符给各所述从BMS。
9.根据权利要求8所述的用于分配标识符的系统，
其中每一个从BMS通过组合选自该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值之中的较低比特区域的至少一个比特而产生初始标识符。
10.根据权利要求9所述的用于分配标识符的系统，
其中每一个从BMS通过组合该从BMS所管理的电池模块中包含的电池胞的数字电压测量值之中的最低1比特或最低2比特而产生初始标识符。
11.根据权利要求8所述的用于分配标识符的系统，
其中所述从BMS按照所述初始标识符的值的升序向所述主BMS传送所述初始标识符。
12.根据权利要求8所述的用于分配标识符的系统，
其中，在所述主BMS在预设时间内从所述从BMS未接收到N个初始标识符的情况下，所述主BMS再次从每一个从BMS接收初始标识符。
13.根据权利要求8所述的用于分配标识符的系统，
其中所述主BMS按照从所述从BMS接收的所述初始标识符的值的升序再次分配标识符，并且然后传送所述标识符给各所述从BMS。
14.根据权利要求8所述的用于分配标识符的系统，
其中所述通信网络是控制器局域网络(CAN)。
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