CN107014500A - 一种分布式电池组温度采集装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种分布式电池组温度采集装置，包括分布式温度传感网络，由单总线温度传感器组成；ID读取模块，用于读取所有挂接在单总线上的温度传感器的ID号；ID匹配模块，用于匹配需要通讯的温度传感器；温度采集模块，用于顺序发送所有温度传感器的ID号，与ID匹配模块中的ID号匹配的温度传感器启动温度采集。其摒弃单点式的温度采集及模拟式的温度传感器，采用单总线结构的数字温度传感器，将温度传感器分布式的挂接在同一根总线上，通用IO口即可读取所有分布在总线上的温度传感器的温度值，无需外围电路设计，大大简化了硬件电路，节约了成本。本发明提出了一种分布式电池组温度采集方法。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种分布式电池组温度采集装置和方法。
背景技术
随着电动汽车、家庭储能、大规模商业储能的发展，电池组的应用越来越广泛。电池的充放电过程是电池内部化学反应的过程，势必会导致电池温度的变化。当电池短路、断路或开路时，电池的温度会发生巨大的变化导致电池过热爆炸或过冷失效，严重影响电池使用寿命及系统的安全有效运行。此外，电池温度信息是电池组SOC估算、SOH估算的重要参数，对于整个系统运行状态的监测至关重要的意义。因此，必须对电池的温度进行精确的检测，在电池工作状态异常时及时报警并进行相应保护措施。
目前电池组的温度检测多采用热敏电阻、热电偶等模拟传感器，通过AD采样电阻值反推出温度值。该种温度采集系统只能对温度进行单点检测，存在很多弊端。一方面，每一个采样点需要一路AD采样口，占用大量MCU的接口资源，甚至采样点较多时需采用外部AD或多路复用选择器，且需要复杂的调理放大电路及滤波电路，需要额外提供AD采样的基准电压源，硬件电路复杂、成本较高；另一方面，通过电阻值反推出温度值，需要在软件中查询RT表并做相应的算法处理，程序编码量大、算法复杂、系统可靠性和智能化欠缺。
例如，专利CN101251424A提出了混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，该系统使用热电偶作为温度传感器，每一个检测通道包括一个电池温度采集模块、一个多路转换开关、一个A/D转换模块、一个数据处理及控制模块和一个通讯模块。温度采集模块将热电偶的输出进行补偿放大，通过多路转换开关选择相应的AD采样通道，AD采样值送入数据处理及控制模块进行处理转换成温度值；专利CN105811037A提出了电池温度检测模块的检测装置及其检测方法，该专利中提出的电池管理系统的温度检测模块通过温度检测排线连接于多个数字电位器，数字电位器分别连接于单片机的控制单元，根据传感器的阻温表将数字电位器输出的电阻值转化为温度值；专利CN103234655A提出了一种采用热敏电阻的BMS温度检测电路，该电路包括若干个热敏电阻及信号采集单元、供电单元，还包括一段并联设置的开关阵列及分压电阻；上述专利均为单点式温度采集，有多少个采样点就需要多少个采样通道，大大浪费了硬件资源，且需要对传感器进行放大调理，外围电路复杂；此外，数据处理的算法复杂，占用CPU资源，而且，通过电阻值反推出温度值，需要在软件中查询RT表并做相应的算法处理，程序编码量大、算法复杂、系统可靠性和智能化欠缺，影响系统运行的实时性和高效性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种分布式电池组温度采集装置和方法，其无需外围电路设计，大大简化了硬件电路，节约了成本。
本发明的解决方案是这样实现的：一种分布式电池组温度采集装置，包括：
分布式温度传感网络，由单总线温度传感器组成；
ID读取模块，用于读取所有挂接在单总线上的温度传感器的ID号；
ID匹配模块，用于匹配需要通讯的温度传感器；
温度采集模块，用于顺序发送所有温度传感器的ID号，与ID匹配模块中的ID号匹配的温度传感器启动温度采集。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还包括采样滤波模块，所述采样滤波模块与温度采集模块连接，将温度采集模块输入的原始采样温度值进行滤波处理。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述分布式温度传感网络中包括若干温度传感器，所有的温度传感器均挂接在同一个总线上，每一个温度传感器均分配有一个唯一的ID号。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述ID读取模块通过温度传感器的ID号选择需要采集的温度传感器。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，本发明还提供了一种分布式电池组温度采集方法，包括以下步骤：
S1、MCU通过单总线发送广播命令ID读取指令，所有的温度传感器接收到指令以后发送自己的ID号到总线上；
S2、通过二叉树算法对单总线上的数据进行分类辨析，从而解析出完整的ID号并保存至数组中，判断是否读取完毕所有的ID，读取完毕则启动温度采集，否则继续运用二叉树算法读取ID；
S3、获取到所有温度传感器的ID之后，MCU顺序发送ID到单总线中，与ID相匹配的温度传感器即做出响应，返回温度采集值到单总线中；与ID不匹配的温度传感器则不做出响应。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S3之后，还包括步骤S4，将读取的温度值进行滤波处理。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
在本发明提供的实施例中，提出一种分布式电池组温度采集装置和方法，其摒弃单点式的温度采集及模拟式的温度传感器，采用单总线结构的数字温度传感器，将温度传感器分布式的挂接在同一根总线上，MCU只需提供一个通用IO口即可读取所有分布在总线上的温度传感器的温度值。该专利无需外围电路设计，大大简化了硬件电路，节约了成本；直接读取温度值，无需进行AD转换并查表反推温度值，提高了程序的简洁性，减少了代码开发量，节约了CPU资源。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式中分布式电池组温度采集装置的结构框图；
图2为发明一种实施方式中分布式电池组温度采集装置的硬件连接示意图；
图3为本发明一种实施方式中分布式电池组温度采集方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本发明实施例如下，如图1所示，一种分布式电池组温度采集装置，包括：
分布式温度传感网络，由单总线温度传感器组成；
ID读取模块，用于读取所有挂接在单总线上的温度传感器的ID号；
ID匹配模块，用于匹配需要通讯的温度传感器；
温度采集模块，用于顺序发送所有温度传感器的ID号，与ID匹配模块中的ID号匹配的温度传感器启动温度采集。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，还包括采样滤波模块，所述采样滤波模块与温度采集模块连接，将温度采集模块输入的原始采样温度值进行滤波处理。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述分布式温度传感网络中包括若干温度传感器，所有的温度传感器均挂接在同一个总线上，每一个温度传感器均分配有一个唯一的ID号。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述ID读取模块通过温度传感器的ID号选择需要采集的温度传感器。
具体地，如图2所示，是以电池组分布四个温度采集点为例的硬件连接示意图。需要说明的是，图2中以四个温度采集点为例进行说明仅是示意性的，本发明中对温度采集点数量并无限制。
如图2所示，温度采集网络中所有的温度传感器的数据采集线挂接在单根总线上，并连接至MCU的通用IO口，且无需外围电路。采集点1、采集点2、采集点3、采集点4的供电引脚连接在一起并连接至MCU的VCC引脚，地线引脚连接在一起并连接至MCU的GND引脚，实现温度传感器的供电以及与MCU的共地连接问题，从一定程度上提高了采样的精度。其中，MCU为微控制单元(Microcontroller Unit)，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制，为现有技术，可以直接从市场采购。
如图3所示，本发明还提供了一种分布式电池组温度采集方法，包括以下步骤：
S1、MCU通过单总线发送广播命令ID读取指令，所有的温度传感器接收到指令以后发送自己的ID号到总线上；
S2、通过二叉树算法对单总线上的数据进行分类辨析，从而解析出完整的ID号并保存至数组中，判断是否读取完毕所有的ID，读取完毕则启动温度采集，否则继续运用二叉树算法读取ID；
S3、获取到所有温度传感器的ID之后，MCU顺序发送ID到单总线中，与ID相匹配的温度传感器即做出响应，返回温度采集值到单总线中；与ID不匹配的温度传感器则不做出响应。
其中，二叉树算法为现有的算法，其利用二叉树的每个结点至多只有二棵子树(不存在度大于2的结点)，二叉树的子树有左右之分，次序不能颠倒。二叉树的第i层至多有2^(i-1)个结点；深度为k的二叉树至多有2^k-1个结点；对任何一棵二叉树T，如果其终端结点数为n0，度为2的结点数为n2，则n0＝n2+1。二叉树算法常被用于实现二叉查找树和二叉堆。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤S3之后，还包括步骤S4，将读取的温度值进行滤波处理。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
在本发明提供的实施例中，提出一种分布式电池组温度采集装置和方法，其摒弃单点式的温度采集及模拟式的温度传感器，采用单总线结构的数字温度传感器，将温度传感器分布式的挂接在同一根总线上，MCU只需提供一个通用IO口即可读取所有分布在总线上的温度传感器的温度值。该专利无需外围电路设计，大大简化了硬件电路，节约了成本；直接读取温度值，无需进行AD转换并查表反推温度值，提高了程序的简洁性，减少了代码开发量，节约了CPU资源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种分布式电池组温度采集装置，其特征在于，包括：
分布式温度传感网络，由单总线温度传感器组成；
ID读取模块，用于读取所有挂接在单总线上的温度传感器的ID号；
ID匹配模块，用于匹配需要通讯的温度传感器；
温度采集模块，用于顺序发送所有温度传感器的ID号，与ID匹配模块中的ID号匹配的温度传感器启动温度采集。
2.根据权利要求1所述的分布式电池组温度采集装置，其特征在于，还包括采样滤波模块，所述采样滤波模块与温度采集模块连接，将温度采集模块输入的原始采样温度值进行滤波处理。
3.根据权利要求2所述的分布式电池组温度采集装置，其特征在于，所述分布式温度传感网络中包括若干温度传感器，所有的温度传感器均挂接在同一个总线上，每一个温度传感器均分配有一个唯一的ID号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分布式电池组温度采集装置，其特征在于，所述ID读取模块通过温度传感器的ID号选择需要采集的温度传感器。
5.一种分布式电池组温度采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、MCU通过单总线发送广播命令ID读取指令，所有的温度传感器接收到指令以后发送自己的ID号到总线上；
S2、通过二叉树算法对单总线上的数据进行分类辨析，从而解析出完整的ID号并保存至数组中，判断是否读取完毕所有的ID，读取完毕则启动温度采集，否则继续运用二叉树算法读取ID；
S3、获取到所有温度传感器的ID之后，MCU顺序发送ID到单总线中，与ID相匹配的温度传感器即做出响应，返回温度采集值到单总线中；与ID不匹配的温度传感器则不做出响应。
6.根据权利要求5所述的分布式电池组温度采集方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，还包括步骤S4，将读取的温度值进行滤波处理。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170804 |