CN104701581A - 用于更新电池模块结构中的模块信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于更新电池模块结构中的下层模块信息的方法，其中，上层控制器通过与下层电池管理器中的每一个通信控制和管理下层模块，所述下层模块配置有多个电池模块以及连接到所述电池模块中的每一个上的下层电池管理器。所述方法包括在另外连接下层模块时，通过与添加的下层模块交换消息由上层控制器识别下层模块的添加。上层控制器通过与添加的下层模块交换消息将新的唯一ID分配给添加的下层模块而注册添加的下层模块。

Description

用于更新电池模块结构中的模块信息的方法

技术领域

本发明涉及一种电池模块结构，且更确切地说，涉及一种用于自动地识别模块是被添加还是被移除且重新更新电池模块结构中的模块信息的方法。

背景技术

通常，车辆的电池或其他应用的电力存储设备采用电池包结构，其中多个电池串联及并联连接，以存储和输出高输出、高功率的电能。

在电池包结构中，通过将多个电池模块彼此连接进行配置的电池组以及控制和管理电池模块中每一个的电池管理系统(BMS)可以通过多种方法进行配置。例如，可能存在一种电池模块结构，所述电池模块结构包括测量每个电池模块的多个下层电池管理器以及控制多个下层电池管理器的单个上层制器。

在电池模块结构中，下层电池管理器连接到电池模块中的每一个上，以收集关于对应电池模块的信息。此外，上层控制器连接到下层电池管理器中的每一个上，以控制和管理电池组，以使得上层控制器可以使用下层电池管理器来控制和管理电池模块中的每一个。

下层电池管理器和上层控制器配置电池管理系统，其中电池管理系统收集电池状态信息，例如，电压、电流、温度以及电池组的电荷状态，并且将收集到的电池状态信息提供到车辆内部/外部的另一控制器，以控制车辆、充电等。

由于电池模块结构可以方便地应用于多种电池需求并且可以节约成本，因此电池模块结构在未来很可能应用于配置电池组。

同时，在电池模块结构中，上层控制器需要知道进行配置的单个组件(即，下层模块)的数量，在所述组件中电池模块与下层电池管理器相结合。

然而，由于根据相关技术，关于下层模块的数量的信息以固定状态被存储在上层控制器的软件中，因此上层控制器可能不适用于一般用途。

电池管理系统(BMS)的软件(SW)在未来很可能独立于下层模块的数量而被制造成平台结构，以节约成本。

此外，在电池模块结构所应用的电池组和电池系统中，下层模块的数量可以是不同的，并且因此上层控制器需要直接识别模块配置的变化，但是尚未提出识别下层模块的一般技术。

此背景技术部分所揭示的以上信息仅用以加强对本发明的背景的理解，并且因此其可以含有不构成在本国已为所属领域的普通技术人员所熟知的现有技术的信息。

发明内容

本发明已致力于解决与现有技术相关联的上述问题。本发明提供一种用于使上层控制器能够自动地识别下层模块的添加和移除且重新更新电池模块结构中的下层模块信息的方法。

本发明的示例性实施例提供一种用于更新电池模块结构中的下层模块信息的方法，其中，上层控制器通过与各下层电池管理器通信而控制和管理下层模块，所述下层模块由多个电池模块以及连接到每个电池模块的下层电池管理器构成。所述方法包括在附加连接下层模块时，由上层控制器，通过与添加的下层模块交换消息而识别下层模块的添加。上层控制器通过与添加的下层模块交换消息将新的唯一ID分配给添加的下层模块而注册所述添加的下层模块。

识别下层模块的添加的步骤可以包括当连接添加的下层模块且启动其操作时，将消息传输到上层控制器。由上层控制器接收通过添加的下层模块传输的消息以识别出连接了新的下层模块。

识别下层模块的添加的步骤可以进一步包括：由上层控制器接收添加的下层模块的消息且随后确认电池组中的测量信息经不连续地变化以最终识别出连接了新的下层模块。

由添加的下层模块传输的消息可以是特定控制器局域网(CAN)消息ID的消息或在预定ID范围内选定的CAN消息ID的消息。

由添加的下层模块传输的消息可以是在预定ID范围内选定的CAN消息ID的消息。当另外连接多个下层模块且添加的下层模块与上层控制器交换信息以确认存在传输同一CAN消息ID的消息的另一下层模块时，添加的下层模块可以传输ID范围内的另一ID的消息。

注册添加的下层模块的步骤可以包括由上层控制器通过CAN通信将响应命令传输到添加的下层模块。当下层模块执行响应时，由上层控制器将新的唯一ID分配给下层模块。

用于更新电池模块结构中的下层模块信息的方法可以进一步包括识别出预先注册的下层模块由上层控制器移除。在确认下层模块被移除之后，关于移除的下层模块的信息被删除。

识别出下层模块被移除的步骤可以包括由上层控制器从注册的下层模块中周期性地接收CAN消息。由上层控制器，通过确认未接收到注册的下层模块之中的特定ID的下层模块的CAN消息，识别出预先注册的下层模块被移除。

识别出下层模块被移除的步骤可以进一步包括由上层控制器通过传输响应命令并且确认对未传输CAN消息的ID的下层模块的响应而确认移除的下层模块。

用于更新电池模块结构中的下层模块信息的方法可以进一步包括由上层控制器删除关于移除的下层模块的信息，并且随后通过交换消息将唯一ID重新分配给剩余的下层模块。

根据本发明的示例性实施例，可以保证通用性，同时在通过自动地识别下层模块的添加和移除应用具有电池模块结构的车辆以及应用电池模块结构中的下层模块的变化时，将系统成本的增加最小化。

本发明的其他方面和示例性实施例在下文中讨论。

应理解，本文中所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如乘用车，其包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车；船只，其包括各种小船和轮船、飞船以及类似者，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力车、氢动力车以及其他替代燃料车(例如，来自资源的燃料而不是石油)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或两个以上动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车。

本发明的以上和其他特征在下文中讨论。

附图说明

现参考由在下文仅通过说明的方式给出的附图所说明的本发明的某些示例性实施例详细描述本发明的以上和其他特征，并且因此这些特征不限制本发明。

图1是说明了根据本发明的示例性实施例的电池模块结构的连接配置图；以及

图2是说明了根据本发明的示例性实施例的用于识别模块的方法的流程图。

应理解，附图未必按比例绘制，而是呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍简化表示。如本文中揭示的本发明的特定设计特征(例如，包括特定尺寸、定向、位置和形状)将部分地由具体的既定应用以及使用环境来确定。在各图中，在图式的几个图中参考数字始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施例，在附图中说明且在下文中描述各种实施例的实例。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解，并不希望将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明既定不仅涵盖所述示例性实施例，而且还涵盖各种替代方式、修改、等效物以及其他实施例，这些内容均可以包括在由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围内。

下文将参考附图详细描述本发明的示例性实施例，从而使本发明所属领域的一般技术人员易于实践。

本发明提供一种用于由上层控制器自动地识别下层模块的添加和移除并重新更新电池模块结构中的下层模块信息的方法。

本发明的示例性实施例取决于使用控制器局域网(CAN)通信(所述控制器局域网通信是用于车辆的通信协议)的信息交换方法以及电池组信息的变化检测方法，其中在添加和移除下层模块时应用下层模块的变化情况(change situtions)。上层控制器被配置成通过使用规定的协议与下层模块(下层电池管理器)交换消息来自动地识别下层模块的添加和移除。

图1是说明了根据本发明的示例性实施例的电池模块结构的图，并且图2是说明了根据本发明的示例性实施例的用于识别模块的方法的流程图。

根据本发明的示例性实施例，当添加新的下层模块13时，新的下层模块13在上层控制器14中自动地注册。通过传输特定消息(即，用以识别且自动地注册将模块添加到上层控制器14上的消息)并且通过基于该消息自动地识别出将模块添加到上层控制器14上来识别和注册模块的添加，以便将新的唯一ID分配给新的下层模块。

根据本发明的示例性实施例，上层控制器14识别出特定的下层模块13何时被移除，以便从内部数据和逻辑中删除移除的下层模块13(ID、模块信息以及类似者的删除)。此处，通过确认不传输消息的下层模块13，上层控制器14识别出特定的下层模块13被移除。

根据本发明的示例性实施例的用于识别模块的方法进一步包括在注册或移除下层模块13的步骤期间，由上层控制器14确认电池组中的电池测量信息，以便识别下层模块是被添加还是被移除。换言之，另外连接新的下层模块或从预先注册的下层模块中移除特定的下层模块。

在以下说明中，下层模块13表示其中电池模块11和测量关于电池模块的信息的下层电池管理器12彼此组合的配置(包括电池模块和连接到其上的单个下层电池管理器的单元配置)。

配置电池管理系统(BMS)10的下层模块13的电池管理器12具有在注册之前用于注册的特定CAN消息ID或可用ID范围(例如，0xAAA至0xBBB)。在电池模块结构中，当下层模块13重新连接以启动操作时，新的下层模块的电池管理器12将ID范围内的特定CAN消息ID或选定CAN消息ID传输到上层控制器14，以便进行注册。

因此，上层控制器14接收CAN消息ID，以识别出重新连接未进行注册的下层模块13。此外，在一般的电池模块结构中，由于上层控制器14被配置成使用传感器收集整体电池组中的信息，因此上层控制器14接收CAN消息ID，同时另外识别模块，并且随后确认组中的电池测量信息，例如，电池组的电压或电流，以识别出连接新的下层模块13。在这种情况下，当与先前的电池组状态相比，电池组的电压或电流等的测量信息不连续地改变时，上层控制器14识别出重新连接下层模块13。

此外，为了将唯一ID而不是预先注册的下层模块的ID分配到新的下层模块并且注册下层模块，上层控制器14通过CAN通信将响应命令传输到新的下层模块13。因此，在下层模块13对上层控制器14作出响应时，上层控制器将新的唯一ID分配给添加的下层模块并且基于与下层模块13的相互消息协议注册添加的下层模块。

在重新注册的下层模块13接收从上层控制器14注册时分配的唯一ID信息之后，重新注册的下层模块13基于分配的唯一ID使用相关的CAN ID与上层控制器14交换消息。在这种情况下，CAN ID具有与在注册之前由添加的下层模块13传输的消息ID范围的不同范围值，所述消息ID范围即，在将用于注册的各下层模块中预先设置的消息ID范围。

当重新连接多个下层模块时，注册过程并未与前述过程大不相同，但是当描述所述注册过程时，重新添加的下层模块13的每个电池管理器将特定CAN消息ID或规定的ID范围内的特定CAN消息ID传输到上层控制器14，以用于注册。因此，上层控制器14接收由下层模块13传输的CAN消息ID，以识别出重新连接未进行注册的下层模块。

然而，如上所述，当连接多个下层模块13时，同一ID可以存在于由每个下层模块传输的CAN消息ID中，以用于注册。

因此，根据本发明的示例性实施例的另外识别模块的步骤包括：通过每个下层模块13确认，以基于每个下层模块13与上层控制器14之间的信息交换确认在注册之前是否存在传输同一CAN消息ID的另一下层模块。

当存在传输同一CAN消息ID的另一下层模块13时，下层模块将规定的ID范围内的另一ID传输到上层控制器14，并且如果不存在传输同一ID的另一下层模块，那么对应的消息ID被不断地传输到上层控制器。在这种情况下，上层控制器14可以基于非注册ID的消息的数量来确认重新添加的下层模块13的数量。

当上层控制器14识别出连接新的下层模块13时，上层控制器14确认组中的电池测量信息，例如，组电压或电流以识别出重新连接下层模块。在这种情况下，当与先前的电池组状态相比，电池组的测量信息(例如，电压或电流)不连续地变化时，上层控制器14识别出重新连接下层模块13。

接下来，上层控制器14针对附加的下层模块13中的每一个使用规定的相互消息协议开始注册下层模块。也就是说，为了将唯一ID而不是预先注册的下层模块的ID分配到新的下层模块并且重新注册下层模块，上层控制器14通过CAN通信将响应命令传输到新的下层模块13。

因此，在每个下层模块13对上层控制器14作出响应之后，上层控制器将新的唯一ID分配给添加的下层模块并且基于与下层模块的相互消息协议注册添加的下层模块。

在每一个重新注册的下层模块13接收在注册时从上层控制器14产生的分配的唯一ID信息之后，重新注册的下层模块13基于分配的唯一ID使用相关的CAN ID与上层控制器交换消息。

随后，上层控制器14从注册的下层模块13中周期性地接收CAN消息，以便于移除下层模块。在这种情况下，当确认未接收注册的下层模块13之间的特定ID的下层模块中的CAN消息时，上层控制器14测量电池组中的信息以确认是否发生不连续的变化。

当满足此条件时，传输响应命令并且确认对不传输CAN消息的ID的下层模块的响应的步骤取决于规定的消息协议进行，以执行确认移除的下层模块的步骤。当不存在特定下层模块的响应时，上层控制器14确认对应的下层模块被移除，以删除(从注册信息、内部数据、逻辑以及类似者中移除对应的下层模块)关于移除的下层模块的信息，并且随后如果有需要，取决于剩余下层模块13的规定的协议，通过传输和接收消息来重新分配新的唯一ID。

这样，描述了自动地识别下层模块的添加和移除的过程、注册添加的下层模块的过程、移除模块的过程以及类似者。

本发明的示例性实施例可以应用于电池模块结构中，所述电池模块结构具有配置有多个电池模块的电池组的配置以及电池管理系统的配置，所述电池管理系统包括每个电池模块的下层电池管理器以及控制这些电池管理器的控制器，并且所述示例性实施例实施下层模块的添加/移除的自动识别功能，从而将系统成本的增加最小化。

已参考本发明的示例性实施例详细描述本发明。然而，所属领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例做出各种改变，本发明的范围被界定在所附权利要求书及其等效物中。

Claims (11)

1.一种用于更新电池模块结构中的下层模块信息的方法，其中，上层控制器通过与各下层电池管理器通信来控制和管理下层模块，所述下层模块由多个电池模块和连接到每个所述电池模块的下层电池管理器构成，所述方法包括以下步骤：

在附加连接下层模块时，由所述上层控制器通过与添加的下层模块交换消息而识别下层模块的添加；和

由所述上层控制器通过与所述添加的下层模块交换消息将新的唯一ID分配给所述添加的下层模块而注册所述添加的下层模块。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别下层模块的添加的步骤包括：

当连接所述添加的下层模块且随后启动其操作时，将所述消息传输到所述上层控制器；和

由所述上层控制器接收通过所述添加的下层模块传输的所述消息，以识别出连接了新的下层模块。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述识别下层模块的添加的步骤进一步包括：

由所述上层控制器接收所述添加的下层模块的所述消息，并且随后确认电池组中的测量信息不连续地变化，以识别出连接了新的下层模块。

4.根据权利要求2所述的方法，其中由所述添加的下层模块传输的所述消息是特定控制器局域网(CAN)消息ID或在ID范围内选定的CAN消息ID的消息。

5.根据权利要求2所述的方法，其中由所述添加的下层模块传输的所述消息是在ID范围内选定的CAN消息ID，并且

当附加连接多个下层模块且所述添加的下层模块与所述上层控制器交换信息以确认存在传输CAN消息ID的另一下层模块时，所述添加的下层模块被设置成传输ID范围内的另一ID的消息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述注册添加的下层模块的步骤包括：

由所述上层控制器通过CAN通信将响应命令传输到所述添加的下层模块；和

当所述下层模块执行响应时，由所述上层控制器将新的唯一ID分配给所述下层模块。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

由所述上层控制器识别出预先注册的下层模块被移除；和

在确认下层模块被移除之后，删除关于移除的下层模块的信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述识别下层模块被移除的步骤包括：

由所述上层控制器从注册的下层模块周期性地接收CAN消息；和

由所述上层控制器，通过确认未接收到注册的下层模块之中的特定ID的下层模块的所述CAN消息而识别出所述预先注册的下层模块被移除。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述识别下层模块被移除的步骤进一步包括：

由所述上层控制器通过传输响应命令并且确认对未传输CAN消息的ID的下层模块的响应而确认移除的下层模块。

10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

由所述上层控制器删除关于所述移除的下层模块的信息，并且随后通过交换消息重新将唯一ID分配给剩余下层模块。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述识别下层模块被移除的步骤进一步包括：

由所述上层控制器通过传输响应命令并且确认对未传输CAN消息的ID的下层模块的响应而确认移除的下层模块。