CN107305969B - 用于电池组的电压采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电池组的电压采集方法，其采用的电压采集装置包括：第一控制器、第二控制器以及第三控制器，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；开关模块，所述开关模块与所述第二控制器以及第三控制器通信连接，以及所述开关模块包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组中的电池单元对应，即，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集。

Description

用于电池组的电压采集方法

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体的涉及电池技术。

背景技术

电池管理系统(BMS)在新能源业内被称为电动汽车动力系统的“大脑”，与动力电池、整车控制系统并称为电动汽车的三大核心技术。BMS 的主要功能在于能够在最短的时间内将上百块电池构成的动力源中有问题的电池识别出来，并且通过合理的充电和放电控制实现电池的均衡以及有效使用，进而避免电池的过放和过充，从而延长电池的使用寿命。目前很多厂商和设计者采用的是电池管理系统的专用芯片设计,无论从价格上还是使用上都会受到很大的制约。BMS的最主要设计的核心点在于能否对所有的动力电池电压进行准确有效的采集，因此，如何摆脱专用的BMS芯片实现电压的有效采集，是需要解决的技术问题。另外一个方面，一般的 BMS都采用单一处理器与专用芯片进行通讯，电压采集过程完全由专用芯片来完成，处理器只负责与专用芯片之间进行通讯获得采集的电压值，如何利用多处理器对多路电池电压进行采集，这也是需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题中的至少一个方面，本发明的发明人提出了一种电压采集装置及方法，其可以用于电池管理系统。

本发明的一种用于电池组的电压采集方法，其采用下述的电压采集装置，该电压采集装置包括：

第一控制器、第二控制器以及第三控制器，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；

开关模块，所述开关模块与所述第二控制器以及第三控制器通信连接，以及所述开关模块包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组中的电池单元对应，由此，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集，通过第二控制器和第三控制器的适当控制，使得每个电池单元的电压被单独的采集，其中，还包括电压转换器，所述电压转换器与所述第一控制器通信连接，以及所述电压转换器与所述待采集电压的电池组连接，其将电池单元的电压值转换成另一电压值，并将该另一电压值传递给第一控制器，所述电压转换器设置在所述第一控制器内部以保护所述第一控制器避免被高电压烧毁，所述第一控制器通过所述第二控制器和所述第三控制器与所述开关模块通信连接，

第一控制器、第二控制器以及第三控制器的类型为工控机，

该用于电池组的电压采集方法包括如下步骤：

步骤1：第一控制器向第二控制器输出电压采集信号；

步骤2：第二控制器接收到电压采集信号后向第三控制器输出电压采集信号，以及第二控制器向开关模块输出信号，使得开关模块中的某个开关被选择能够进行闭合控制；

步骤3；第三控制器接收到电压采集信号后向开关模块输出信号，使得在步骤2中被选择的开关闭合，从而使得与该开关对应的电池组中的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，还包括如下步骤：

重复步骤1至步骤3，使得不同的开关被选择，从而电池组中不同的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，直至电池组中所有的电池单元的电压值都被采集，

其中，在步骤2中，还包括第二控制器在从第一控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第一控制器接收到了电压采集信号，

其中，在步骤3中，还包括第三控制器在从第二控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第二控制器接收到了电压采集信号，还包括在第一控制器接收到电池单元的电压值后，向所述第三控制器输出信号，该信号表明完成一次电池单元的电压采集，

由此对电池组所有电池单元进行了电压的采集，控制器之间完全实现协同控制，控制器指令形成闭环模式，

第一控制器、第二控制器以及第三控制器采用高电平和低电平的方式进行通信，在开始使用所述电压采集装置进行电压采集时，第一控制器先将与第二控制器连接点由低电平变为高电平；第二控制器发现与第一控制器连接点的电平变为高电平时，将与第一控制器连接的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第一控制器已经收到它传过来的高电平；第三组控制器发现与第二控制器连接点的电平变为高电平时，将与第二控制器的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第二控制器已经收到它传过来的高电平；

当第二控制器发现连接点由低电平变为高电平后，第二控制器将与第三控制器之间的连接点信号变为低电平，其目的在于发现第二控制器已经收到信号，其也实现了确认，

任何一个控制器出现故障，或者外部硬件出现故障，整个电池管理系统就会中断。

具体的，在本发明的实施方式中提出了一种电压采集装置，其包括：第一控制器、第二控制器以及第三控制器，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；开关模块，所述开关模块与所述第二控制器以及第三控制器通信连接，以及所述开关模块包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组中的电池单元对应，即，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集。

在具有的实施方式中，还包括电压转换器，所述电压转换器与所述第一控制器通信连接，以及所述电压转换器与所述待采集电压的电池组连接，其将电池单元的电压值转换成另一电压值，并将该另一电压值传递给第一控制器。

本发明还提供了一种用于电池组的电压采集方法，其采用前述电压采集装置，其包括如下步骤：步骤1：第一控制器向第二控制器输出电压采集信号；步骤2：第二控制器接收到电压采集信号后向第三控制器输出电压采集信号，以及第二控制器向开关模块输出信号，使得开关模块中的某个开关被选择能够进行闭合控制；步骤3；第三控制器接收到电压采集信号后向开关模块输出信号，使得在步骤2中被选择的开关闭合，从而使得与该开关对应的电池组中的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器。

在本发明的具体实施方式中，还包括如下步骤：重复步骤1至步骤3，使得不同的开关被选择，从而电池组中不同的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，直至电池组中所有的电池单元的电压值都被采集。

在本发明的具体实施方式中，在步骤2中，还包括第二控制器在从第一控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第一控制器接收到了电压采集信号。

在本发明的具体实施方式中，在步骤3中，还包括第三控制器在从第二控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第二控制器接收到了电压采集信号。

在本发明的具体实施方式中，在步骤3中，还包括在第一控制器接收到电池单元的电压值后，向所述第三控制器输出信号，该信号表明完成一次电池单元的电压采集。

根据本发明所提供的设备，其电压采集速度很快，此外，任何一个控制器出现故障，或者外部硬件出现故障，那么整个系统就会中断，这样有效回避了误采集动作，总所周知，电池组电压采集过程当中出现的最严重故障就是采集短路导致电池损坏或者爆炸，有效的避免误采集动作能够使得系统的整体架构非常稳定。

附图说明

从随后结合附图对实施例的描述中，本发明的示例性实施例的这些和 /或其他方面和优点将变得显而易见并更容易理解，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的电压采集装置的示意图；

图2示出了根据本发明的又一实施方式的电压采集装置的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

根据本发明所提供的电压采集装置，其包括：第一控制器、第二控制器以及第三控制器，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；开关模块，所述开关模块与所述第二控制器以及第三控制器通信连接，以及所述开关模块包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组中的电池单元对应，即，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集。

如图1所示，其示出了本发明的电压采集装置的一个实施方式，具体的，其包括：第一控制器1、第二控制器2以及第三控制器3，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；开关模块4，所述开关模块与所述第二控制器2以及第三控制器3通信连接，以及所述开关模块2包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组5中的电池单元对应，即，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集。

如图2所示，根据本发明的另一个实施方式，还包括电压转换器6，所述电压转换器6与所述第一控制器1通信连接，以及所述电压转换器与所述待采集电压的电池组连接，其将电池单元的电压值转换成另一电压值，并将该另一电压值传递给第一控制器。

本领域技术人员可以将电压转换器设置在第一控制器1内部，也可以将其设置在第一控制器1的外部。也可以不设置电压转换器，其设置的目的是为了使采集的电池的电压大小变得合适，以保护第一控制器1避免被高电压烧毁，从而，可以使得本发明所提供的电压采集装置用于不同的电压采集环境。

另外一个方面，本领域技术人员可以适当的选择第一控制器、第二控制器以及第三控制器的类型，比如单片机、工控机或者其他芯片，上述控制器的形式和类型不对本发明构成限定。

开关模块中包括多个开关，亦可以包括多组开关，只要上述开关与电池组中的电池单元相对应，即，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集，从而，通过第二控制器和第三控制器的适当控制，使得每个电池单元的电压被单独的采集。

此外，本发明提供了一种用于电池组的电压采集方法，其采用上述所述的电压采集装置，其包括如下步骤：

步骤1：第一控制器向第二控制器输出电压采集信号；

步骤2：第二控制器接收到电压采集信号后向第三控制器输出电压采集信号，以及第二控制器向开关模块输出信号，使得开关模块中的某个开关被选择能够进行闭合控制；

步骤3；第三控制器接收到电压采集信号后向开关模块输出信号，使得在步骤2中被选择的开关闭合，从而使得与该开关对应的电池组中的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器。

根据本发明所提供的方法，重复步骤1至步骤3，使得不同的开关被选择，从而电池组中不同的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，直至电池组中所有的电池单元的电压值都被采集。

特别的，为了本发明能够实现闭环的控制，在上述方法中，本领域技术人员还可以采用如下：在步骤2中，还包括第二控制器在从第一控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第一控制器接收到了电压采集信号。

在步骤3中，还包括第三控制器在从第二控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第二控制器接收到了电压采集信号。

在步骤3中，还包括在第一控制器接收到电池单元的电压值后，向所述第三控制器输出信号，该信号表明完成一次电池单元的电压采集。

上述优选的技术方案不是对本发明的限定，本领域技术人员可以根据不同的场合，不同的控制需要适当的选择。

根据本发明的优选的实施方式所提供的电压采集装置和电压采集方法其对电池组所有电池单元进行了电压的采集，由于控制器之间完全实现协同控制，控制器指令形成闭环模式，因此系统的稳定性和可靠性增强。

在本发明的具体实施方式中，第一控制器、第二控制器以及第三控制器可以采用高电平和低电平的方式进行通信，例如，在开始使用本发明的电压采集装置进行电压采集时，第一控制器先将与第二控制器连接点由低电平变为高电平；第二控制器发现与第一控制器连接点的电平变为高电平时，将与第一控制器连接的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第一控制器已经收到它传过来的高电平；第三组控制器发现与第二控制器连接点的电平变为高电平时，将与第二控制器的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第二控制器已经收到它传过来的高电平；当第二控制器发现连接点由低电平变为高电平后，第二控制器将与第三控制器之间的连接点信号变为低电平，其目的在于发现第二控制器已经收到信号，其也实现了确认。

上述针对第一控制器、第二控制器以及第三控制器的具体的控制方式和设置方式仅仅是举例，不构成对本发明的限定，本领域技术人员可以根据选用的控制器的类型不同而采用不同的控制方式。

当然，本领域技术人员也可以将上述第一控制器、第二控制器以及第三控制器集成在一起，或者选用能够实现上述功能的控制器，但是，其控制器采用或者运用的控制方法和配置与本发明的上述使用实例的控制方法和配置实质相同，因此，这样的结构或者装置亦属于本领域技术人员根据本发明所披露的内容进行的等同改变或者等同的实施方式。

尽管已经示出并描述了本发明的实施例，然而本领域的技术人员可以了解，在不脱离本发明的原理和精髓的情况下可以对所述实施例作出变化，本发明的保护范围限定在权利要求及其等同物中。

Claims (1)

1.一种用于电池组的电压采集方法，其采用下述的电压采集装置，该电压采集装置包括：

第一控制器、第二控制器以及第三控制器，其中第一控制器、第二控制器以及第三控制器两两之间通信连接；

开关模块，所述开关模块与所述第二控制器以及第三控制器通信连接，以及所述开关模块包括多个开关，所述多个开关中的每个与待采集电压的电池组中的电池单元对应，由此，所述电池单元对应的开关闭合，该电池单元的电压值被输送至所述第一控制器，从而，该电池单元的电压值被采集；所述电池单元对应的开关断开，则该开关对应的电池单元的电压无法被采集，通过第二控制器和第三控制器的适当控制，使得每个电池单元的电压被单独的采集，其中，还包括电压转换器，所述电压转换器与所述第一控制器通信连接，以及所述电压转换器与所述待采集电压的电池组连接，其将电池单元的电压值转换成另一电压值，并将该另一电压值传递给第一控制器，所述电压转换器设置在所述第一控制器内部以保护所述第一控制器避免被高电压烧毁，所述第一控制器通过所述第二控制器和所述第三控制器与所述开关模块通信连接，

第一控制器、第二控制器以及第三控制器的类型为工控机，

该用于电池组的电压采集方法包括如下步骤：

步骤1：第一控制器向第二控制器输出电压采集信号；

步骤2：第二控制器接收到电压采集信号后向第三控制器输出电压采集信号，以及第二控制器向开关模块输出信号，使得开关模块中的某个开关被选择能够进行闭合控制；

步骤3；第三控制器接收到电压采集信号后向开关模块输出信号，使得在步骤2中被选择的开关闭合，从而使得与该开关对应的电池组中的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，还包括如下步骤：

重复步骤1至步骤3，使得不同的开关被选择，从而电池组中不同的电池单元的电压值被传递到所述第一控制器，直至电池组中所有的电池单元的电压值都被采集，

其中，在步骤2中，还包括第二控制器在从第一控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第一控制器接收到了电压采集信号，

其中，在步骤3中，还包括第三控制器在从第二控制器接收到电压采集信号后，向第一控制器输出信号，确认从第二控制器接收到了电压采集信号，还包括在第一控制器接收到电池单元的电压值后，向所述第三控制器输出信号，该信号表明完成一次电池单元的电压采集，

由此对电池组所有电池单元进行了电压的采集，控制器之间完全实现协同控制，控制器指令形成闭环模式，

第一控制器、第二控制器以及第三控制器采用高电平和低电平的方式进行通信，在开始使用所述电压采集装置进行电压采集时，第一控制器先将与第二控制器连接点由低电平变为高电平；第二控制器发现与第一控制器连接点的电平变为高电平时，将与第一控制器连接的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第一控制器已经收到它传过来的高电平；第三组控制器发现与第二控制器连接点的电平变为高电平时，将与第二控制器的另外一个连接点由低电平变为高电平，目的在于通知第二控制器已经收到它传过来的高电平；

当第二控制器发现连接点由低电平变为高电平后，第二控制器将与第三控制器之间的连接点信号变为低电平，其目的在于发现第二控制器已经收到信号，其也实现了确认，

任何一个控制器出现故障，或者外部硬件出现故障，整个电池管理系统就会中断。

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