CN107633668A - 一种车联网中电池管理的红外通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车联网中电池管理的红外通信方法及装置，其方法包括：车载主控制器通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息，并将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器；云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给车载主控制器；车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置，并利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给云端服务器。

Description

一种车联网中电池管理的红外通信方法及装置

技术领域

本发明涉及嵌入式应用技术领域，特别涉及一种车联网中电池管理的红外通信方法及装置。

背景技术

如今随着科技的进步，现有新能源汽车的普及，对电池管理提出了新的要求，由于电池采用分布式管理，电池内部的信息要不断地被读取，若使用有线方式则对接口的防护等级提出了更高的要求，既增加成本可靠性也会大大降低。

目前主要的技术方案是采用有线CAN网络通信方式。采用CAN网络通信方式报文传输数据量小，硬件上需要有接口防水防尘效果差，不利于在车载的恶劣环境中使用。且在车上布置线缆采集电池数据，第一会增加线缆成本，布线繁琐。第二线缆上的接头插件长期在换电过程中容易磨损。

发明内容

根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是由于车载环境中布线困难，采用有线方式会增加成本，同时由于长时间接插件会因为老化而失去通信功能。

根据本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信方法，包括：

车载主控制器通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息；

车载主控制器将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器；

云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器；

所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置；

所述车载主控制器利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器。

优选地，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；

其中，所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

优选地，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

优选地，所述云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址包括：

云端服务器根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址；

所述云端服务器按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节通信地址作为电池配置的通信地址。

优选地，所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置包括：

所述车载主控制器经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置；

所述各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。

根据本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信装置，包括：

多个电池信息采集装置，用于采集各电池的电池条形码信息；

车载主控制器，用于通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息，并将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器，以及将云端服务器为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置，以便利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，并将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器；

云端服务器，用于按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器；

优选地，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；

其中，所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

优选地，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

优选地，所述云端服务器还用于根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址，并按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节通信地址作为电池配置的通信地址。

优选地，所述车载主控制器还用于经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置，以便各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。

根据本发明实施例提供的方案，采用非接触免受干扰的红外通信方式，减少了电池间的地址冲突，且增加了带宽，同时提高了通信效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的车联网中电池管理的红外通信的网络拓扑图；

图4是本发明实施例提供的电池排列方式一的示意图；

图5是本发明实施例提供的电池排列方式二的示意图；

图6是本发明实施例提供的电池红外通信方式在电池盒体上的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的电池红外通信的布局示意图；

图8是本发明实施例提供的车联网中建立链接的流程图；

图9是本发明实施例提供的车联网中正常通信的流程图；

图10是本发明实施例提供的车联网中拆除链接的流程图；

图11是本发明实施例提供的车载主控制器发送时隙的关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信方法的流程图，如图1所示，包括：

步骤S101：车载主控制器通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息；

步骤S102：车载主控制器将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器；

步骤S103：云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器；

步骤S104：所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置；

步骤S105：所述车载主控制器利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器。

具体地说，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；其中，所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

其中，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

其中，所述云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址包括：云端服务器根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址；所述云端服务器按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节通信地址作为电池配置的通信地址。

其中，所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置包括：所述车载主控制器经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置；所述各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。

图2是本发明实施例提供的一种车联网中电池管理的红外通信装置的示意图，如图2所示，包括：多个电池信息采集装置201，用于采集各电池的电池条形码信息；车载主控制器202，用于通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息，并将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器，以及将云端服务器为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置，以便利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，并将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器；云端服务器203，用于按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器；

其中，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

其中，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

本发明所述云端服务器203还用于根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址，并按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节通信地址作为电池配置的通信地址。所述车载主控制器202还用于经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置，以便各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。

图3是本发明实施例提供的车联网中电池管理的红外通信的网络拓扑图，如图3所示，包括：

a)云端服务器台负责电池设备的通信地址分配和数据收集工作；

b)ICU是(Information Cloud Unit，信息云单元)主要是通过GPRS网络与后台的数据交互；

c)主控制器通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)网络与ICU连接，负责整理电池数据采集器上报的数据；

d)BMS(Battery Management System电池管理系统)，即电池信息采集装置，负责采集电池数据，然后通过红外方式将数据传递给主控制器。

具体工作流程：

1、首先通过条码枪扫描出电池上的条形码，将其对应的数据地址发送给云端服务器。同时将车型也发给云端服务器。车型代表了一定的电池串并联关系，如图4所示的串并联组合和图5所示的并联。比如A车型是8组电池并联；B车型是2组电池串联等等。

2、云端服务器通过条形码地址和车型关系生成固定的一字节通信地址，这个一字节通信地址代表了电池在串并联关系中的位置。

3、ICU负责通过GPRS接收云端服务器发来的配置信息，通过车身CAN网络重新配置给车载主控制器。

4、车载主控制器接到配置信息后将配置信息保存在本地，形成地址信息配置表。然后通过红外通信单元以约定的红外通信协议对BMS进行通信地址信息的重新配置。这个新通信地址是一字节通信地址，可以命名为功能通信地址。主要功能一识别电池位置。二减轻通信中的数据传输压力。

5、BMS接收到新通信地址信息之后根据通信协议要求配置成功后，对车载主控制器进行响应。

6、车载主控制器接到响应后通过CAN网络将信息发给ICU，然后ICU通过GPRS发给云端服务器完成配置流程。

7、当配置流程完成后，车载主控制器根据红外线通信协议定期查询BMS收集的电池信息，并将信息通过CAN网络，通过ICU发送给云端服务器。

8、当电池需要充电，需要从车上换下时，维护人员通过条码枪，扫描电池条形码，告知云端服务器。电池需要被卸载，这时，云端服务器会发送拆除连接命令给ICU，在经过CAN网络给车载主控制器，此时车载主控制器接到命令后拆除与BMS建立的连接，同时删除本地地址信息配置表。

如图6和图7所示，在车载主控制器上加入红外线通信单元，BMS上也加上红外通信单元。将红外信号通过电池盒体开孔采用倒光柱的方式从电池盒体引入到BMS线路板上，这样可以保证电池的密封性，可起到防尘，防水的目的，并采用通信距离1米，圆锥状+-15°的标准通信模块。

因红外通信在同一时刻只能采用一对一的方式。为了节省空间布线和探头数量。整体通信方式采用一主多从，即一个主探头与多个BMS从探头进行一对一通信，这样既节省布线次数同时节省了探头个数。

此外，由于红外本身采用一对一的通信方式。即同一时刻不能和两个以上的设备相互通信否则会产生冲突通信呢失败。为了保证数据的正常过交互。采用防冲突保护协议。

防冲突的措施：

A)为了减少地址冲突每个BMS设备都有唯一的6字节通信地址码。在出厂时已经设定。可以通过电池盒体上的条形码上读取。

B)在主控制器发送消息时，每个BMS都进行监听通信报文，只有发送信息中带有自己地址信息的报文才进行响应。

C)为了提高通信效率主控制器与BMS设备采用时分方式进行通信。

红外通信采用的通信协议为:

前导码+协议头+控制字+通信地址+数据长度+数据区+校验+结束码

采用9600bps的通信速率。为提高通信效率，降低通信帧的长度。采用1字节地址映射方式。即6字节通信地址转换成1字节车内通信地址。1字节通信地址只要保证在车内环境地址唯一即可。

如图8至图10所示，数据的通信流程可分为三大类：一类是建立链接的过程；一类是正常通信的过程；一类是拆除链接的过程。

如图8所示，BMS与车载主控制器建立链接，映射新地址的流程，当建立连接完成之后，下次通信采用一字节新地址进行通信。具体包括：

1、BMS与车载主控制器建立链接；

2、车载主控制器向BMS发送6字节地址码+1字节新地址广播帧；

3、全部BMS开始监听；

4、全部BMS判断是发送给自己的消息么；

若BMS判断时发送给自己的消息，则进入下一步，否则返回上一步。

5、BMS修改监听地址，并发送响应消息帧。

如图9所示，为了提高通信效率，采用时分方式进行通信。即车载主控制器发送数据查询广播，BMS根据广播内容在规定的时隙上报数据。如图11所示的时隙码，亦是时间片。也就是说BMS需要在车载主控制器规定的时间片上上报数据内容。具体包括：

1、BMS与车载主控制器数据通信；

2、车载主控制器向BMS发送广播码时隙码；

3、全部BMS开始监听；

4、BMS根据时隙码在规定的时间片上与车载主控制器通信。

如图10所示，包括：

1、BMS与车载主控制器拆除链接；

2、车载主控制器向BMS发送拆除广播码+时隙码；

3、BMS开始监听；

4、BMS修改删除一字节通信地址；

5、BMS根据时隙向车载主控制器发送确认拆除链接。

为了防止拆除连接不成功，BMS需要向车载主控制器进行确认拆除成功。发送时隙关系如图11所示，BMS需要在车载主控制器规定的时间片上上报数据内容。

根据本发明实施例提供的方案，采用红外线通信作为电池对外信息通信，同时采用时分方式，有效的解决了设备间的地址冲突，同时提高了传输效率，且成本低，抗干扰能力强，可靠性高，有效的利用了车联网云服务这一平台优势，提高了传输效率，适合大规模推广，并有效地防止了外接线缆带来的安全问题。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车联网中电池管理的红外通信方法，包括：

车载主控制器通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息；

车载主控制器将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器；

云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器；

所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置；

所述车载主控制器利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；

其中，所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

3.根据权利要求2所述的方法，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

4.根据权利要求3所述的方法，所述云端服务器按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址包括：

云端服务器根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址；

所述云端服务器按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节 通信地址作为电池配置的通信地址。

5.根据权利要求4所述的方法，所述车载主控制器将为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置包括：

所述车载主控制器经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置；

所述各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。

6.一种车联网中电池管理的红外通信装置，包括：

多个电池信息采集装置，用于采集各电池的电池条形码信息；

车载主控制器，用于通过分别与车辆上的多个电池信息采集装置进行红外通信，得到各电池条形码信息，并将所得到的各电池条形码信息通过移动通信网发送给云端服务器，以及将云端服务器为每个电池配置的通信地址经由红外通信，发送给相应的电池信息采集装置，以便利用为每个电池配置的通信地址与多个电池信息采集装置进行一对一红外通信，并将每个电池信息采集装置采集到的电池信息经由移动通信网发送给所述云端服务器；

云端服务器，用于按照通信地址配置策略和所收到的各电池条形码信息，为各个电池配置通信地址，并将为每个电池配置的通信地址经由移动通信网返回给所述车载主控制器。

7.根据权利要求6所述的装置，所述车载主控制器和所述电池信息采集装置上分别设有红外通信单元；

其中，所述车载主控制器的红外通信单元分别与多个所述电池信息采集装置的红外通信单元进行一对一红外通信。

8.根据权利要求7所述的装置，所述电池条形码信息包括车辆电池排列方式和电池多字节通信地址。

9.根据权利要求8所述的装置，所述云端服务器还用于根据车辆电池排列方式与电池多字节通信地址的对应关系，生成电池单字节通信地址，并按照通信地址配置策略，将所生成的电池单字节通信地址作为电池配置的通信地址。

10.根据权利要求9所述的装置，所述车载主控制器还用于经由红外通信将包含单字节通信地址和电池标识的配置信息发送给各电池信息采集装置，以便各电池信息采集装置分别与所述配置信息中的电池标识进行匹配，匹配成功的一个电池信息采集装置将所述配置信息中的单字节通信地址配置给相应的电池。