CN105720617A - 一种串联电池组间的信息传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串联电池组间的信息传输方法，该方法应用于一串联电池组系统中，串联电池组系统包括：主控制器、PWM整流器、串联电池组及N个电池管理系统BMS，具体地，该方法包括：N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值；第一个BMS将从与其连接的第一电池获取的电压值、温度值传输给第二个BMS；从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，直到传输给第n个BMS；第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给主控制器。

Description

一种串联电池组间的信息传输方法

技术领域

本发明是关于电池信息管理技术，具体地，是关于一种串联电池组间的信息传输方法。

背景技术

电池组的成组连接方式对电池组功率特性有显著影响，常见的电池组连接方式如图1A至图1C所示。图1A至图1C所示的三种连接方式中，图1B及图1C所示的连接方式，由于并联环节的存在导致支路电池或支路电池组的电流存在不均衡现象。同时，并联环节的电流差异将使得电池组实际运行功率存在较大差异。当电池组总电流倍率较低时，电池组的可用功率主要受到串联环节的容量、SOC、内阻和极化差异的影响；而当电池组总电流倍率较大时，对于含有并联环节的连接方式，由于缺少并联支路间的电流不平衡信息，使得电流接受能力较差的电池可能出现过电流的情况。因此，常用的电池组的连接方式是如图1A所示的串联成组方式，在串联成组方式中，单体电池电流是相同的。

目前，在电池单体工艺以及电池串联成组方面，经过长期的工程实践已积累了很多成熟的经验，例如电池位置排布、极耳的连接工艺、动力线的连接、电池管理系统的集成等。即使由于工艺水平限制而造成了单体电池可用容量的较大差异，也可以通过主动均衡、被动均衡等不同的电池均衡方法有效缓解串联电池组SOC的不平衡。

而常规的串联电池组间信息传输方法中，是将各单体电池的所有信息均传输至电池管理系统(BMS)，随着串联数的增加，信息量飞速增加，降低了整个系统的运行速度与效率。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种串联电池组间的信息传输方法，有效筛选有用信息进行传输，以提高整个系统的运行速度与效率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种串联电池组间的信息传输方法，所述的信息传输方法应用于一串联电池组系统中，所述的串联电池组系统包括：主控制器、PWM整流器、串联电池组及N个电池管理系统BMS，其中，所述的主控制器与所述的PWM整流器连接，并分别与两条通信总线连接；所述的串联电池组包括：N节电池，所述N节电池按从第1节至第n节电池的顺序首尾依次串联连接，每一所述的电池与一所述BMS连接；n＝1，2，…，N，且N为正整数；第一个BMS的输出端连接至与第2节电池对应的第二个BMS的输入端，所述第二个BMS的输出端连接至第3节电池对应的第三个BMS的输入端，第n-1节电池对应的第n-1个BMS的输出端连接至第n节电池对应的第n个BMS的输入端，所述第n个BMS的输出端通过所述两条通信总线与所述的主控制器连接；所述的信息传输方法包括：N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值；所述第一个BMS将从与其连接的第一电池获取的电压值、温度值传输给第二个BMS；从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，直到传输给第n个BMS；所述第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给所述的主控制器。

在一实施例中，上述的从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，包括：判断从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，将判断得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS。

在一实施例中，在N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值之前，所述的信息传输方法还包括：所述主控制器发送一运行指令至所述的PWM整流器。

在一实施例中，在N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值之前，所述的信息传输方法还包括：所述的PWM整流器根据所述的运行指令，将输入所述PWM整流器的一直流电信号转换为交流电信号，并将所述的交流电信号传输至所述的串联电池组。

在一实施例中，在所述第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给所述的主控制器之后，所述的信息传输方法还包括：所述的主控制器接收所述第n个BMS输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，根据所述第n个BMS输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值调整所述的运行指令，并发送调整后的运行指令至所述的PWM整流器。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明的电池信息传输方法，可以有效降低串联电池组信息的通信量，从而提高整个系统的运行速度及效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A至图1C为常见的电池组连接方式示意图；

图2为根据本发明实施例的串联电池组间的信息传输方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的串联电池组系统的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的N个BMS4与串联电池组3的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种串联电池组间的信息传输方法。以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图2所示，本发明实施例的串联电池组间的信息传输方法主要包括以下几个步骤：

步骤101：N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值；

步骤102：第一个BMS将从与其连接的第一电池获取的电压值、温度值传输给第二个BMS；

步骤103：从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，直到传输给第n个BMS；

步骤104：第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给主控制器。

通过以上描述可知，本发明实施例的串联电池组间的信息传输方法，在串联电池组中的多节电池中，从第一节电池向最后一节电池，筛选与电池状态有关的关键信息，并逐节电池进行传输，最终传递给主控制器，以对电池的状态进行整体调控。由于传输过程中的关键信息是经过筛选的，而并不是所有电池的全部信息，因此，可有效降低串联电池组信息的通信量，从而提高整个系统的运行速度及效率。

实际应用中，本发明实施例的串联电池组间的信息传输方法可具体应用于如图3所示的串联电池组系统中。该串联电池组系统包括：主控制器1、PWM整流器2、串联电池组3及N个电池管理系统(BMS)4。

如图3所示，上述的主控制器1与PWM整流器2连接，并且，主控制器1分别与两条通信总线连接，通信总线中输入主控制器1的一端连接有一数据转换器5，用以将传输的数据信息转换为主控制器1可识别的数据类型。

主控制器1通过内部通信向PWM整流器2发送一运行指令，该PWM整流器2根据该运行指令，将输入PWM整流器2的直流电信号转换为交流电信号，并将该交流电信号传输至串联电池组3。且在该PWM整流器2与串联电池组3组成的回路中，还可设置有一电流检测装置6，以对该回路中的电流进行检测及保护，从而保证整个系统运行的安全性与稳定性。

该串联电池组3包括有N节电池，该N节电池按从第1节至第n节电池的顺序首尾依次串联连接，每一节电池与一上述的BMS4对应连接。其中，n＝1，2，…，N，且N为正整数。

如图4所示，在上述的N个BMS4中，第一个BMS4的输出端连接至与第2节电池对应的第二个BMS4的输入端，所述第二个BMS4的输出端连接至第3节电池对应的第三个BMS4的输入端，BMS4之间按照上述顺序依次连接，直到第n-1节电池对应的第n-1个BMS4的输出端连接至第n节电池对应的第n个BMS4的输入端，第n个BMS4的输出端通过上述的两条通信总线与主控制器1连接。

在如图3所示的串联电池组系统中进行串联电池组间的信息传输的过程主要包括以下几个步骤：

步骤101：N个BMS4分别获取与其连接的电池的电压值、温度值；如图3所示，每个BMS4对应连接有一节电池，通过信息采样，每个BMS4获取与其对应连接的电池的电压值及温度值。

步骤102：第一个BMS4将从与其连接的第1节电池获取的电压值、温度值传输给第二个BMS4；在信息传输开始时，由第一个BMS4向第二个BMS4传输信息，由于第一个BMS4仅与第1节电池相连接，其获取的信息仅为该第1节电池的电压值、温度值，因此，第一个BMS4向第二个BMS4传输的信息为与该第1节电池的电压值、温度值。

步骤103：从第二个BMS4开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，直到传输给第n个BMS。

从第二个BMS4开始，每一个BMS4获取的信息包含两部分：一部分是该BMS4通过信息采样获取的与之对应连接的电池的电压值及温度值，为便于描述，在下文中，将该BMS4称为当前BMS4，将此部分的电压值及温度值称为当前电压值及当前温度值；另一部分是由与之连接的上一个BMS4传输的电压值及温度值，为便于描述，在下文中，将这一部分的电压值及温度值称为传输电压值及传输温度值。

当获取了当前电压值、当前温度值、传输电压值及传输温度值后，当前BMS4将根据当前电压值、当前温度值、传输电压值及传输温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与之连接的下一个BMS4。具体地，当前BMS4判断从与其连接的上一个BMS4获取的传输电压值、传输温度值及从与其连接的电池获取的当前电压值、当前温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，并将判断得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS4。

也就是说，上述的传输电压值及传输温度值应为与当前BMS4连接的上一个BMS4经过上述判断过程生成的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，并将最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给当前BMS4。

以第二个BMS4传输至第四个BMS4的信息传输过程为例进行说明。第二个BMS4通过信息采样获取与其连接的电池(第2节电池)的当前电压值U2及当前温度值T2(为便于说明，电压值及温度值的序号与BMS4的序号相对应)，并获取第一个BMS4传输的传输电压值U1及传输温度值T1。第二个BMS4对U1、U2进行比较，生成最大电压值Umax及最小电压值Umin，对T1、T2进行比较，生成最大温度值Tmax及最小温度值Tmin，并将最大电压值Umax、最小电压值Umin、最大温度值Tmax及最小温度值Tmin传输至第三个BMS4。

第三个BMS4通过信息采样获取与其连接的电池(第3节电池)的当前电压值U3及当前温度值T3，并获取第二个BMS4传输的传输电压值及传输温度值(此时，该传输电压值包含上述的最大电压值Umax及最小电压值Umin，该传输温度值包含上述的最大温度值Tmax及最小温度值Tmin)。第三个BMS4对当前电压值U3、最大电压值Umax及最小电压值Umin进行比较，生成新的最大电压值U’max及最小电压值U’min，对当前温度值T3、最大温度值Tmax及最小温度值Tmin进行比较，生成新的最大温度值T’max及最小温度值T’min，并将新的最大电压值U’max、最小电压值U’min、最大温度值T’max及最小温度值T’min传输至第四个BMS4。

以此类推，第四个BMS4至第n个BMS4的信息传输过程与上述的信息传输过程相同，在此不再赘述。

通过以上说明可知，从第二个BMS4至最后一个BMS4(即第n个BMS4)的相邻两个BMS4之间进行信息传输时，均进行如上述步骤103的信息传输过程，将每节电池的电压及温度信息进行判断后经过逐节电池传输到第n节电池对应连接的第n个BMS4。

步骤104：第n个BMS4将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给主控制器。经过上述的步骤103，从第2个BMS4至第n-1个BMS4，逐个对获取的上述两部分的电压值及温度值进行判断，并将得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值(传输电压值及传输温度值)传输给第n个BMS4，第n个BMS4通过信息采样获取与其对应连接的第n节电池的电压值及温度值(对第n个BMS4来说，即为当前电压值及当前温度值)，并与第n-1个BMS4传输的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值进行比较，得到经过第n个BMS4后的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，并将经过第n个BMS4后的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值通过通信总线传输至上述的主控制器1。

主控制器1接收到第n个BMS4输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值后，根据第n个BMS4输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值进行信息指令计算，以调整上述的运行指令，并发送调整后的运行指令至PWM整流器2，从而实现对串联电池组电压的整体调控。

通过本发明实施例的串联电池组间的信息传输方法，简化了电池信息的通信量和主控制器的计算量，通信形式更加简洁明确，从而提高了整个系统对信息传递和处理的速度与效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种串联电池组间的信息传输方法，其特征在于，所述的信息传输方法应用于一串联电池组系统中，所述的串联电池组系统包括：主控制器、PWM整流器、串联电池组及N个电池管理系统BMS，其中，

所述的主控制器与所述的PWM整流器连接，并分别与两条通信总线连接；

所述的串联电池组包括：N节电池，所述N节电池按从第1节至第n节电池的顺序首尾依次串联连接，每一所述的电池与一所述BMS连接；n＝1，2，…，N，且N为正整数；

第一个BMS的输出端连接至与第2节电池对应的第二个BMS的输入端，所述第二个BMS的输出端连接至第3节电池对应的第三个BMS的输入端，第n-1节电池对应的第n-1个BMS的输出端连接至第n节电池对应的第n个BMS的输入端，所述第n个BMS的输出端通过所述两条通信总线与所述的主控制器连接；

所述的信息传输方法包括：

N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值；

所述第一个BMS将从与其连接的第一电池获取的电压值、温度值传输给第二个BMS；

从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，直到传输给第n个BMS；

所述第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给所述的主控制器。

2.根据权利要求1所述的串联电池组间的信息传输方法，其特征在于，所述从第二个BMS开始，将根据从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS，包括：

判断从与其连接的上一个BMS获取的电压值、温度值及从与其连接的电池获取的电压值、温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，将判断得到的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值传输给与其连接的下一个BMS。

3.根据权利要求2所述的串联电池组间的信息传输方法，其特征在于，在N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值之前，所述的信息传输方法还包括：

所述主控制器发送一运行指令至所述的PWM整流器。

4.根据权利要求3所述的串联电池组间的信息传输方法，其特征在于，在N个BMS分别获取与其连接的电池的电压值、温度值之前，所述的信息传输方法还包括：

所述的PWM整流器根据所述的运行指令，将输入所述PWM整流器的一直流电信号转换为交流电信号，并将所述的交流电信号传输至所述的串联电池组。

5.根据权利要求4所述的串联电池组间的信息传输方法，其特征在于，在所述第n个BMS将获取到的电压值及温度值中的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值输出给所述的主控制器之后，所述的信息传输方法还包括：

所述的主控制器接收所述第n个BMS输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值，根据所述第n个BMS输出的最大电压值、最小电压值、最大温度值、最小温度值调整所述的运行指令，并发送调整后的运行指令至所述的PWM整流器。