CN108340796B - 汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法 - Google Patents

汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，包括与车载ECU连接的BMS主控制器，所述BMS主控制器设置有连接检测单元、频点产生和分配单元和数据传输单元，在所述BMS主控制器上连接有高压分配模块，所述高压分配模块的N组高压线束与N个快换连接器一一对应连接，每个所述快换连接器用于连接一个快换电池包。有益效果：频点随机分配，独立性强，有效避免了外界的干扰。智能可靠，无需认为手动控制，安全系数高。

Description

汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法
技术领域
本发明涉及新能源充电电池技术领域，具体的说是一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法。
背景技术
新能源汽车特别是纯电动汽车已成为汽车行业开发的热点，现有的纯电动汽车均采用动力电池作为动力源。现有的纯电动汽车基于充电方式的不同主要分为插电式和快换式。
其中，插电式纯电动汽车由于动力电池数量有限，导致纯电动汽车的续驶里程有限，当纯电动汽车需要行驶较长里程时，必须在沿途进行多次充电。然而，现有的插电式纯电动汽车一次充满电一般耗时在一个小时以上，充电效率低下的问题迟迟无法得到解决，给驾驶员带来了诸多不便，已成为制约纯电动汽车推广和使用的关键因素。
由此人们提出了一种动力电池快换式纯电动汽车，其快换电池包能够由驾驶员在几分钟内独立更换完成，大致等同于甚至优于传统燃油汽车的一次加油时间。为提高这种电动汽车的使用便利性，不仅需要快换电池包与汽车之间能够实现快速通讯连接，并且要防止二者连接不受其他信号干扰或者通讯连接错误。还要保证连接的正确性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，对新能源汽车以及汽车电池采用频点随机分配，在完成数据传输的前提下，有效避免了汽车之间以及外界对电池充电过程的干扰，独立性强。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种汽车快换电池无线传输频率控制系统，其关键在于：包括与车载ECU连接的BMS主控制器，所述BMS主控制器设置有连接检测单元、频点产生和分配单元和数据传输单元，在所述BMS主控制器上连接有高压分配模块，所述高压分配模块的N组高压线束与N个快换连接器一一对应连接，每个所述快换连接器用于连接一个快换电池包；其中，所述连接检测单元用于检测所述快换连接器与任一快换电池包的连接状态；所述频点产生和分配单元内有m个候选频点；所述频点产生和分配单元根据所述快换连接器与所述快换电池包的连接状态向该快换电池包分配一个所述候选频点；
所述数据传输单元用于与所述快换电池包进行电池数据交互。
其中m≥N；且m和N均为正整数。
采用上述方案，在对汽车进行充电时，当快换电池包连接在汽车的快换连接器上时，连接检测单元进行实时监测。同时频点产生和分配单元针对连接状态可实现自动分配频点，实现BMS主控制器与快换电池包连接、充电以及后续充电过程的电池数据交互。整个充电过程实现自动分配频点、建立连接关系、相互识别和电池数据交互。并且频点随机分配，独立性强，有效避免了外界的干扰。智能可靠，无需认为手动控制，安全系数高。
进一步的，所述快换电池包包括电池电芯箱和电池电控箱；所述电池电芯箱内设置有BMU检测单元，所述频点产生和分配单元将所述候选频点分配至所述BMU检测单元；所述电池电控箱上设置有充电连接器，该充电连接器用于与任一所述快换连接器连接，所述充电连接器经充电控制线路与所述电池电控箱的电芯单元连接，所述充电控制线路受所述BMU检测单元控制。
频点产生和分配单元将候选频点分配至BMU检测单元，实现BMS主控制器与BMU检测单元之间的连接关系。同时快换电池包通过充电连接器与汽车连接，通过BMU检测单元的控制，实现电芯单元连接向汽车充电。
再进一步描述，所述充电连接器设置在所述电池电控箱的一个侧壁上，在该侧壁内还设置有RFID读写模块；在所述快换连接器上设置有RFID标签，当所述充电连接器与所述快换连接器连接时，所述RFID标签正对所述RFID读写模块。
通过RFID读写模块和RFID标签，RFID读写模块读取RFID标签的标签身份信息，实现快换电池包对汽车身份进行验证，同时BMU检测单元将校对信息反馈至BMS主控制器，实现BMS主控制器对快换电池包的身份进行识别。
再进一步描述，所述BMS主控制器还设置丢失检测单元；所述丢失检测单元用于检测所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点连接强度；所述丢失检测单元用于记录所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点丢失时间。
当BMS主控制器与快换电池包之间的频点连接强度过低，或者二者经常处于断开状态时，丢失检测单元可以实时检测。必要时，向BMS主控制器向快换电池包重新分配候选频点，重新建立连接关系。提高了二者连接可靠性。
再进一步描述，m个所述候选频点与m个频点号一一对应。通过分配频点号，实现候选频点分配。
再进一步描述，所述频点号由伪随机码机制随机分配产生。随机分配，提高了BMS主控制器和快换电池包之间的频点独立性，降低干扰。
一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其关键在于分配方法按照以下步骤进行：
S0：建立后台的频点数据库，该数据库内设置有M个频点、所有频点的发射功率限值和频点容限值；该M个频点的频率取值频段为：f1～f2，M个频点的分辨率为k，M个频点对应M个频点号；
S1：BMS主控制器从所述频点数据库调取m个频点号，该m个频点号与m个频点一一对应，该m个频点作为所述m个候选频点；
S2：BMS主控制器获取所述快换连接器与任一快换电池包的连接状态信息；若处于连接状态，进入步骤S3，否则返回步骤S2；
S3：BMS主控制器根据伪随机码机制，随机从m个频点号中抽取一个频点号，根据该抽取的频点号得到对应的候选频点；
S4：BMS主控制器将得到的候选频点分配至对应的快换电池包，建立BMS主控制器与快换电池包之间的无线通讯连接；
S5：BMS主控制器获取快换电池包对设置在快换连接器上的RFID标签进行校对的校对信息；若校对信息通过，进入步骤S6；否则返回步骤S2；
S6：BMS主控制器开始与快换电池包进行电池数据交互。
其中M≥m，m、M均为正整数。
Figure GDA0002703298350000041
对M个频点进行依次编号：x1,x2,x3,…,xM。其中频点号x1对应的频点为f1，频点号x2对应的频点为f1+k……。
频点数据库与车载ECU连接，车载ECU与BMS主控制器连接，BMS主控制器通过从频点数据库随机中的M个频点号中随机调取m个频点号，随机调取使每一辆汽车调取的频点号是不一致的，增强了每一辆汽车频点独立性。
分配到快换电池包的频点也是随机的，即使两辆汽车的m个频点一致，但是向快换电池包也可能是不一致的。
在分配过程简单，分配的频点独立性强，可干扰能力好。
再进一步描述，其中，在步骤S1中，所述BMS主控制器从所述频点数据库调取的m个频点号保存在频点产生和分配单元中；在步骤S2所述的连接状态信息由所述BMS主控制器内的连接检测单元检测；在步骤S3和步骤S4中，所述BMS主控制器内的频点产生和分配单元进行频点号抽取操作和候选频点分配操作；在步骤S6中，所述BMS主控制器内的数据传输单元实现快换电池包电池数据的采集操作。
连接检测单元、频点产生和分配单元和数据传输单元实现模块化工作，建立连接关系，实现电池数据交互。
再进一步描述，在步骤S6中，所述BMS主控制器中丢失检测单元对所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点连接强度进行检测，丢失检测单元还对所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点丢失时间进行记录；
所述丢失检测单元内设有频点连接强度阈值和频点丢失时间阈值；
当所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点连接强度低于所述频点连接强度阈值，或者所述BMS主控制器与所述快换电池包的频点丢失时间超出频点丢失时间阈值，所述BMS主控制器向所述快换电池包重新分配候选频点。
增设丢失检测单元，实时检测BMS主控制器和快换电池包的连接状态，当频点丢失时间超出频点丢失时间阈值或者频点连接强度低于所述频点连接强度阈值，重新分配频点，建立新的连通通道，提高通讯可靠性。
再进一步描述，步骤S5中快换电池包对设置在快换连接器上的RFID标签进行校对的步骤为：
S51：所述快换电池包的BMU检测单元获取BMS主控制器发送的汽车充电验证信息；
S52：所述BMU检测单元控制所述快换电池包的RFID读写模块实时发出激活射频信号对所述RFID标签进行激活，RFID标签激活后，向RFID读写模块发送自身的标签身份信息；
S53：BMU检测单元获取RFID标签的标签身份信息，并将该标签身份信息与汽车充电验证信息进行校对，得到校对信息。
实现快换电池包和BMS主控制器之间的相互认证和身份识别，提高充电可靠性。
本发明相对于现有技术的有益效果：
通过随机给BMS主控制器分配频点号，使每一辆汽车的频点号有所不同，并且采用随机分配，独立性强，避免了相同型号汽车之间的通讯干扰，也避免外界的通讯干扰。
在进行通讯连接时，快换电池包与BMS主控制器之间存在相互身份识别，提高了充电可靠性。
在通讯过程中，实时检测快换电池包与BMS主控制器之间的连接状态，保障了快换电池包与汽车之间的连接可靠性。
整个通讯过程实现自动分配频点、建立连接关系、相互识别和电池数据交互。并且频点随机分配，独立性强，有效避免了外界的干扰。智能可靠，无需认为手动控制，安全系数高。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图；
图2是本发明的快换连接器与充电连接器连接结构图；
图3是本发明的快换电池包结构示意图；
图4是本发明的分配方法流程图；
图5是本发明的标签身份信息校对流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
从图1可以看出，一种汽车快换电池无线传输频率控制系统，包括与车载ECU连接的BMS主控制器1，所述BMS主控制器1设置有连接检测单元1a、频点产生和分配单元1b和数据传输单元1c，在所述BMS主控制器1上连接有高压分配模块2，所述高压分配模块2的8组高压线束与8个快换连接器3a一一对应连接，每个所述快换连接器3a用于连接一个快换电池包6；
所述连接检测单元1a用于检测所述快换连接器3a与任一快换电池包6的连接状态；
所述频点产生和分配单元1b内有m个候选频点；所述频点产生和分配单元1b根据所述快换连接器3a与所述快换电池包6的连接状态向该快换电池包6分配一个所述候选频点；
所述数据传输单元1c用于与所述快换电池包6进行电池数据交互。
参见图2-3，在本实施例中，所述快换电池包6包括电池电芯箱6a和电池电控箱6b；所述电池电芯箱6a内设置有BMU检测单元4，所述频点产生和分配单元1b将所述候选频点分配至所述BMU检测单元4；所述电池电控箱6b上设置有充电连接器3b，该充电连接器3b用于与任一所述快换连接器3a连接，所述充电连接器3b经充电控制线路与所述电池电控箱6b的电芯单元连接，所述充电控制线路受所述BMU检测单元4控制。
参见图2-3，所述充电连接器3b设置在所述电池电控箱6b的一个侧壁上，在该侧壁内还设置有RFID读写模块5b；在所述快换连接器3a上设置有RFID标签5a，当所述充电连接器3b与所述快换连接器3a连接时，所述RFID标签5a正对所述RFID读写模块5b。
参见图1，所述BMS主控制器1还设置丢失检测单元1d；所述丢失检测单元1d用于检测所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点连接强度；所述丢失检测单元1d还用于记录所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点丢失时间。
在本实施例中，8个所述候选频点与8个频点号一一对应。
在本实施例中，所述频点号由伪随机码机制随机分配产生。
一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，从图4可以看出，分配方法按照以下步骤进行：
S0：建立后台的频点数据库，该数据库内设置有M个频点、所有频点的发射功率限值和频点容限值；该M个频点的频率取值频段为：f1～f2，M个频点的分辨率为k，M个频点对应M个频点号；
在本实施例中，M＝80；频点的发射功率限值为：50mWe.r.p；频率容限：100×10-6Hz。频点的分辨率为k＝0.5。
其中，80个频点号的编号分别为：120,121,122,123,124……200。
在本实施例中，令频点号xi与频点F之间的关系为：
Figure GDA0002703298350000081
S1：BMS主控制器1从所述频点数据库调取8个频点号，该8个频点号与8个频点一一对应，该8个频点作为所述8个候选频点；
S2：BMS主控制器1获取所述快换连接器3a与任一快换电池包6的连接状态信息；若处于连接状态，进入步骤S3，否则返回步骤S2；
S3：BMS主控制器1根据伪随机码机制，随机从8个频点号中抽取一个频点号，根据该抽取的频点号得到对应的候选频点；在本实施例中，该频点号为141，则根据频点号和频点的关系，该频点对应的候选频点为480.5MHz。
S4：BMS主控制器1将得到的候选频点分配至对应的快换电池包6，建立BMS主控制器1与快换电池包6之间的无线通讯连接；
S5：BMS主控制器1获取快换电池包6对设置在快换连接器3a上的RFID标签5a进行校对的校对信息；若校对信息通过，进入步骤S6；否则返回步骤S2；
S6：BMS主控制器1开始与快换电池包6进行电池数据交互。
在本实施例中，在步骤S1中，所述BMS主控制器1从所述频点数据库调取的m个频点号保存在频点产生和分配单元1b中。
在本实施例中，在步骤S2所述的连接状态信息由所述BMS主控制器1内的连接检测单元1a检测。
在本实施例中，在步骤S3和步骤S4中，所述BMS主控制器1内的频点产生和分配单元1b进行频点号抽取操作和候选频点分配操作。
在本实施例中，在步骤S6中，所述BMS主控制器1内的数据传输单元1c实现快换电池包6电池数据的采集操作。
在本实施例中，所述BMS主控制器1内还设置有丢失检测单元1d，所述丢失检测单元1d设有频点连接强度阈值和频点丢失时间阈值；所述丢失检测单元1d用于检测所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点连接强度；所述丢失检测单元1d用于记录所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点丢失时间；当所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点连接强度低于所述频点连接强度阈值，或者所述BMS主控制器1与所述快换电池包6的频点丢失时间超出频点丢失时间阈值，所述BMS主控制器1向所述快换电池包6重新分配候选频点。
从图5可以看出，步骤S5中快换电池包6对设置在快换连接器3a上的RFID标签5a进行校对的步骤为：
S51：所述快换电池包6的BMU检测单元4获取BMS主控制器4发送的汽车充电验证信息；
S52：所述BMU检测单元4控制所述快换电池包6的RFID读写模块5b实时发出激活射频信号对所述RFID标签5a进行激活，RFID标签5a激活后，向RFID读写模块5b发送自身的标签身份信息；
S53：BMU检测单元4获取RFID标签5a的标签身份信息，并将该标签身份信息与汽车充电验证信息进行校对，得到校对信息。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：包括汽车快换电池无线传输频率控制系统，包括与车载ECU连接的BMS主控制器(1)，所述BMS主控制器(1)设置有连接检测单元(1a)、频点产生和分配单元(1b)和数据传输单元(1c)，在所述BMS主控制器(1)上连接有高压分配模块(2)，所述高压分配模块(2)的N组高压线束与N个快换连接器(3a)一一对应连接，每个所述快换连接器(3a)用于连接一个快换电池包(6)；
所述连接检测单元(1a)用于检测所述快换连接器(3a)与任一快换电池包(6)的连接状态；所述频点产生和分配单元(1b)内有m个候选频点；所述频点产生和分配单元(1b)根据所述快换连接器(3a)与所述快换电池包(6)的连接状态向该快换电池包(6)分配一个所述候选频点；所述数据传输单元(1c)用于与所述快换电池包(6)进行电池数据交互；
分配方法按照以下步骤进行：
S0：建立后台的频点数据库，该数据库内设置有M个频点、所有频点的发射功率限值和频点容限值；该M个频点的频率取值频段为：f1～f2，M个频点的分辨率为k，M个频点对应M个频点号；
S1：BMS主控制器(1)从所述频点数据库调取m个频点号，该m个频点号与m个频点一一对应，该m个频点作为所述m个候选频点；
S2：BMS主控制器(1)获取所述快换连接器(3a)与任一快换电池包(6)的连接状态信息；若处于连接状态，进入步骤S3，否则返回步骤S2；
S3：BMS主控制器(1)根据伪随机码机制，随机从m个频点号中抽取一个频点号，根据该抽取的频点号得到对应的候选频点；
S4：BMS主控制器(1)将得到的候选频点分配至对应的快换电池包(6)，建立BMS主控制器(1)与快换电池包(6)之间的无线通讯连接；
S5：BMS主控制器(1)获取快换电池包(6)对设置在快换连接器(3a)上的RFID标签(5a)进行校对的校对信息；若校对信息通过，进入步骤S6；否则返回步骤S2；
S6：BMS主控制器(1)开始与快换电池包(6)进行电池数据交互。
2.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：所述快换电池包(6)包括电池电芯箱(6a)和电池电控箱(6b)；
所述电池电芯箱(6a)内设置有BMU检测单元(4)，所述频点产生和分配单元(1b)将所述候选频点分配至所述BMU检测单元(4)；
所述电池电控箱(6b)上设置有充电连接器(3b)，该充电连接器(3b)用于与任一所述快换连接器(3a)连接，所述充电连接器(3b)经充电控制线路与所述电池电控箱(6b)的电芯单元连接，所述充电控制线路受所述BMU检测单元(4)控制。
3.根据权利要求2所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：所述充电连接器(3b)设置在所述电池电控箱(6b)的一个侧壁上，在该侧壁内还设置有RFID读写模块(5b)；
在所述快换连接器(3a)上设置有RFID标签(5a)，当所述充电连接器(3b)与所述快换连接器(3a)连接时，所述RFID标签(5a)正对所述RFID读写模块(5b)。
4.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：所述BMS主控制器(1)还设置丢失检测单元(1d)；
所述丢失检测单元(1d)用于检测所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点连接强度；
所述丢失检测单元(1d)还用于记录所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点丢失时间。
5.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：m个所述候选频点与m个频点号一一对应。
6.根据权利要求5所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：所述频点号由伪随机码机制随机分配产生。
7.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述BMS主控制器(1)从所述频点数据库调取的m个频点号保存在频点产生和分配单元(1b)中；
在步骤S2所述的连接状态信息由所述BMS主控制器(1)内的连接检测单元(1a)检测；
在步骤S3和步骤S4中，所述BMS主控制器(1)内的频点产生和分配单元(1b)进行频点号抽取操作和候选频点分配操作；
在步骤S6中，所述BMS主控制器(1)内的数据传输单元(1c)实现快换电池包(6)电池数据的采集操作。
8.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于在步骤S6中，所述BMS主控制器(1)中丢失检测单元(1d)对所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点连接强度进行检测，丢失检测单元(1d)还对所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点丢失时间进行记录；
所述丢失检测单元(1d)内设有频点连接强度阈值和频点丢失时间阈值；
当所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点连接强度低于所述频点连接强度阈值，或者所述BMS主控制器(1)与所述快换电池包(6)的频点丢失时间超出频点丢失时间阈值，所述BMS主控制器(1)向所述快换电池包(6)重新分配候选频点。
9.根据权利要求1所述的汽车快换电池无线传输频率控制系统的分配方法，其特征在于步骤S5中快换电池包(6)对设置在快换连接器(3a)上的RFID标签(5a)进行校对的步骤为：
S51：所述快换电池包(6)的BMU检测单元(4)获取BMS主控制器(4)发送的汽车充电验证信息；
S52：所述BMU检测单元(4)控制所述快换电池包(6)的RFID读写模块(5b)实时发出激活射频信号对所述RFID标签(5a)进行激活，RFID标签(5a)激活后，向RFID读写模块(5b)发送自身的标签身份信息；
S53：BMU检测单元(4)获取RFID标签(5a)的标签身份信息，并将该标签身份信息与汽车充电验证信息进行校对，得到校对信息。
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