CN108469747A - 通信管理方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

通信管理方法、系统及计算机可读存储介质 Download PDF

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李晓斌
张君鸿
罗盛
王帅宇
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers

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Abstract

本发明公开了一种通信管理方法、电池管理系统及计算机可读存储介质，所述方法包括：所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。通过将多个从控制器与主控制器的同步进行延时处理，以使多个所述从控制器不在同一时间占用总线传输数据，进而提高了整个通信系统的稳定性以及数据传输的可靠性。

Description

通信管理方法、系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及电池系统技术领域，尤其涉及一种通信管理方法、电池管理吸引系统及计算机可读存储介质。
背景技术
随着对环境污染和资源枯竭的顾虑的增加，对用于存储能量并有效地使用所储能能量的系统的关注也在增加。存储能量的新能源技术也逐渐成为大家关注的热点，随之对储能动力电池的管理也成为了人们关注的热点。
BMS(Battery Management System，电池管理系统)从最初的集中采集管理发展到现在的分布式采集管理，由此出现了电池管理系统主从控制器的概念。它们之间大多是一主多从形式，大多依靠CAN(Controller Area Network，控制局域网)进行通信。现在的电池管理系统要采集大量的电池单体电压信息、充放电电流信息、各种温度信息，并且主从控制器间还有各种控制信息，大量的CAN报文都要在同一网络内进行传送。在从控制器数量较多情况下，就会存在CAN报文ID抢占以及通信报文丢失问题，这就对通信协议及通信时序的规划设计提出了更高的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种通信管理方法、电池管理系统及计算机可读存储介质，旨在解决现有电池管理系统中从控制器过多时总线负载率过高影响通信传输的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种通信管理方法，应用于所述电池管理系统中，所述电池管理系统包括主控制器以及多个从控制器，所述通信管理方法包括以下步骤：
所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；
多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；
多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；
所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。
优选地，所述主控制器向所述从控制器发送同步报文的步骤包括：
所述主控制器周期性地向所述主控制器发送同步报文；
所述从控制器接收所述主控制器的同步报文后重新进行时隙同步。
优选地，所述多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤之后还包括：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送监控信息。
优选地，所述多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤之后还包括：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线。
优选地，多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤包括：
多个所述从控制器根据预设函数分别得到与其对应的延时时间；
经过所述延时时间后，所述从控制器向所述主控制器发送同步报文以与所述主控制器进行时隙同步。
优选地，所述预设函数为n*A/B+C，其中，所述n指代的是所述从控制器的编号，所述A指代的是所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期；所述B指代的是所述从控制器的数量；所述C为冗余时间。
优选地，所述方法还包括：
根据各个报文的优先级设计报文ID。
优选地，所述从控制器的数量范围为2～10台。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电池管理系统，所述系统包括主控制器以及与所述主控制器相连的多台从控制器，所述主控制器与所述从控制器内均包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的通信管理程序，所述通信管理程序被所述控制器执行时实现如上所述的方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有通信管理程序，所述通信管理程序被处理器执行时实现如上所述的通信管理方法的步骤。
本发明提供的应用于自动检测的无线通信方法，具有如下有益效果：
通过将多个从控制器与主控制器的同步进行延时处理，以使多个所述从控制器不在同一时间占用总线传输数据，进而提高了整个通信系统的稳定性以及数据传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明电池管理系统的示意图；
图2为本发明电池管理系统的示意图；
图3为本发明通信管理方法第一实施例的流程示意图；
图4为本发明通信管理方法第二实施例的流程示意图；
图5为本发明通信管理方法第三实施例的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种通信管理方法，该方法应用于所述电池管理系统中，参照图1，所述电池管理系统包括主控制器以及多个从控制器，并且所述从控制器与所述主控制器通信连接。
其中，可以理解的是，所述电池管理系统还包括蓄电池，所述蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成；所述主控制器与从控制器组成的CAN通信电路与所述蓄电池相连，用于实时监控蓄电池的信息以实现对蓄电池的管理。
在第一实施例中，参照图3，所述通信管理方法包括如下步骤：
步骤S10，所述主控制器向所述从控制器发送同步报文；
具体地，本实施例中，所述通信线路中一条总线对应一个主控制器以及多个从控制器，所述从控制器的数量控制在2～10的范围，以防止从控制器的数量过多，总线负载率过高而降低传输效率甚至造成传输故障。
所述主控制器向与之连接的多个所述从控制器发送同步报文，以使所述从控制器在接收到该同步报文后与所述主控制器进行时隙同步。其中，所述同步报文包括供从控制器判断自己是否合法的信息，即判断从控制器是否符合主控制器与从控制器之间的通信协议。
步骤S20，多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；
多个所述从控制器在接收到所述主控制器发送的同步报文后，进行延时处理。所述的延时处理是指多个所述从控制器根据预设的规则计算出于自身相关的延时时间，在经过该延时时间后再与所述主控制器进行时隙同步。从而使得当存在多个从控制器时，使多个从控制器错开时间向所述主控制器上传报文，从而使得多个从控制器不是在同一时间时利用总线传输数据，降低了总线的传输压力。
其中，多个所述从控制器根据预设规则来确定其延时时间中的预设规则是指根据确定的预设函数来计算得到该延时时间；所述预设函数为n*A/B+C，其中，所述n指代的是所述从控制器的编号，所述A指代的是所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期；所述B指代的是所述从控制器的数量；所述C为冗余时间。通过将主控制器与从控制器发送报文的周期与从控制器的编号结合考虑，得到相应的延时时间，并且为了使传输总线留有部分冗余度，因此在上述延时时间的计算的基础上再增加C(ms)。
本实施例中，所述B为10，即10台从控制器；A为100ms，即从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期为100ms，C的范围为2～4ms。那么当从控制器的编号为1时，该从控制器对应的延时时间为1*100/10+2＝12ms，即该从控制器在主控制器发送同步报文后的12ms后再与所述主控制器进行时隙同步。本实施例中的从控制器的编号为0～9#。
进一步地，本实施例中所述主控制器周期性地向所述从控制器发送同步报文，所述从控制器再每次接收到所述主控制器的同步报文后都将重新进行同步。并且，本实施例中，所述主控制器发送同步报文的周期为1000ms。结合上述的对延时时间进行计算的预设函数展开分析如下：
当所述主控制器的同步报文的发送周期为1000时，由于正常情况下，每个从控制器需要占用总线的时间约为6ms，当存在10台从控制器，当每台从控制器以100ms为周期向主控制器发送监控信息时，十台从控制器最多能分配到10ms的占用总线的时间，否则最后上传报文的从控制器将分配不到10ms的时间，可能导致该从控制器的信息传输出现故障等问题。所以上述的冗余时间的设计不能超过4ms，控制在2～4ms为最优选择。
步骤S30，多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；
步骤S40，所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。
所述主控制器与所述从控制器之间进行时隙同步后，所述主控制器进一步向所述从控制器发送控制报文，该控制报文包含向所述从控制器下发开启单体电压均衡、控制继电器等的操作信息。从控制器在接收到主控制器发送的控制报文后，相应该控制报文所指示的操作，并执行该操作。
需要说明的是，在进行通信设计之初，根据主控制器或从控制器的报文优先级预先设计报文ID以及传送时序和传送周期，其中，该报文优先级根据J1939CAN协议仲裁机制中的规定划分。
本发明实施例通过所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。通过将多个从控制器与主控制器的同步进行延时处理，以使多个所述从控制器不在同一时间占用总线传输数据，进而提高了整个通信系统的稳定性以及数据传输的可靠性。
进一步地，请参阅图4，基于本发明通信管理方法第一实施例，在本发明通信管理方法第二实施例中，在所述步骤S20之后还包括：
步骤S21，所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送监控信息。
本实施例中，所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步后，为了能使所述主控制器准确地监控到电池管理系统中的蓄电池的情况，周期性地向所述主控制器上传采集到的监控信息；其中采集到的监控信息包括单体电池的电压和温度。上述的从控制器向主控制器发送监控信息的周期为100ms，每100ms从控制器向主控制器发送监控信息，以使主控制器可以及时了解到单体电池的最新信息。
本实施例通过在所述从控制器与所述主控制器进行时隙同步后，使所述从控制器每隔预设周期向所述主控制器发送监控信息，以使所述主控制器实时监测电池管理系统中各个电池的信息。
进一步地，请参阅图5，基于本发明通信管理方法第二实施例，在本发明通信管理方法第三实施例中，上述步骤S21之后还包括：
步骤S22，所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线。
为了确保与所述主控制器相连的从控制器一直处于在线状态，所述从控制器每隔预设周期都将向所述主控制器发送一次心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文可判断出该从控制器是否处于在线状态。该心跳报文的发送周期为100ms，之所以将所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期以及发送心跳报文的周期设计为100ms，是根据传输需求设定的。因为主控制器需要及时掌握电池的信息以及从控制器的状态，因此将与这两者有关的报文传送周期设计的相对来说短一些，以此满足主控制器的需求。当然，上述的设计思路并不作为限制具体周期设计的依据，以实际需要为准。
本实施例通过所述从控制器向所述主控制器周期性的发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线；使得所述主控制器均能确保在所述从控制器在线的情况下向所述从控制器发送数据，从而提高了所述主控制器与所述从控制器之间的信息传输的稳定性。
请参考图2，本发明进一步提供一种通信管理系统，所述系统包括主控制器以及与所述主控制器相连的多台从控制器，所述主控制器与所述从控制器内均包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的通信管理程序。
其中，可以理解的是，所述电池管理系统还包括蓄电池，所述蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成；所述主控制器与从控制器组成的CAN通信电路与所述蓄电池相连，用于实时监控蓄电池的信息以实现对蓄电池的管理。
所述通信管理程序被所述处理器执行时实现如下方法步骤：
所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；
多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；
多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；
所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。
具体地，本实施例中，所述通信线路中一条总线对应一个主控制器以及多个从控制器，所述从控制器的数量控制在2～10的范围，以防止从控制器的数量过多，总线负载率过高而降低传输效率甚至造成传输故障。
所述主控制器向与之连接的多个所述从控制器发送同步报文，以使所述从控制器在接收到该同步报文后与所述主控制器进行时隙同步。其中，所述同步报文包括供从控制器判断自己是否合法的信息，即判断从控制器是否符合主控制器与从控制器之间的通信协议。
多个所述从控制器在接收到所述主控制器发送的同步报文后，进行延时处理。所述的延时处理是指多个所述从控制器根据预设的规则计算出于自身相关的延时时间，在经过该延时时间后再与所述主控制器进行时隙同步。从而使得当存在多个从控制器时，使多个从控制器错开时间向所述主控制器上传报文，从而使得多个从控制器不是在同一时间时利用总线传输数据，降低了总线的传输压力。
其中，多个所述从控制器根据预设规则来确定其延时时间中的预设规则是指根据确定的预设函数来计算得到该延时时间；所述预设函数为n*A/B+C，其中，所述n指代的是所述从控制器的编号，所述A指代的是所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期；所述B指代的是所述从控制器的数量；所述C为冗余时间。通过将主控制器与从控制器发送报文的周期与从控制器的编号结合考虑，得到相应的延时时间，并且为了使传输总线留有部分冗余度，因此在上述延时时间的计算的基础上再增加C(ms)。
本实施例中，所述B为10，即10台从控制器；A为100ms，即从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期为100ms，C的范围为2～4ms。那么当从控制器的编号为1时，该从控制器对应的延时时间为1*100/10+2＝12ms，即该从控制器在主控制器发送同步报文后的12ms后再与所述主控制器进行时隙同步。本实施例中的从控制器的编号为0～9#。
进一步地，本实施例中所述主控制器周期性地向所述从控制器发送同步报文，所述从控制器再每次接收到所述主控制器的同步报文后都将重新进行同步。并且，本实施例中，所述主控制器发送同步报文的周期为1000ms。结合上述的对延时时间进行计算的预设函数展开分析如下：
当所述主控制器的同步报文的发送周期为1000时，由于正常情况下，每个从控制器需要占用总线的时间约为6ms，当存在10台从控制器，当每台从控制器以100ms为周期向主控制器发送监控信息时，十台从控制器最多能分配到10ms的占用总线的时间，否则最后上传报文的从控制器将分配不到10ms的时间，可能导致该从控制器的信息传输出现故障等问题。所以上述的冗余时间的设计不能超过4ms，控制在2～4ms为最优选择。
所述主控制器与所述从控制器之间进行时隙同步后，所述主控制器进一步向所述从控制器发送控制报文，该控制报文包含向所述从控制器下发开启单体电压均衡、控制继电器等的操作信息。从控制器在接收到主控制器发送的控制报文后，相应该控制报文所指示的操作，并执行该操作。
需要说明的是，在进行通信设计之初，根据主控制器或从控制器的报文优先级预先设计报文ID以及传送时序和传送周期，其中，该报文优先级根据J1939CAN协议仲裁机制中的规定划分。
本发明实施例通过所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。通过将多个从控制器与主控制器的同步进行延时处理，以使多个所述从控制器不在同一时间占用总线传输数据，进而提高了整个通信系统的稳定性以及数据传输的可靠性。
在一实施例中，所述通信管理程序被所述处理器执行时实现如下方法步骤：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送监控信息。
本实施例中，所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步后，为了能使所述主控制器准确地监控到电池管理系统中的蓄电池的情况，周期性地向所述主控制器上传采集到的监控信息；其中采集到的监控信息包括单体电池的电压和温度。上述的从控制器向主控制器发送监控信息的周期为100ms，每100ms从控制器向主控制器发送监控信息，以使主控制器可以及时了解到单体电池的最新信息。
本实施例通过在所述从控制器与所述主控制器进行时隙同步后，使所述从控制器每隔预设周期向所述主控制器发送监控信息，以使所述主控制器实时监测电池管理系统中各个电池的信息。
进一步地，在一实施例中，所述通信管理程序被所述处理器执行时实现如下方法步骤：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线。
为了确保与所述主控制器相连的从控制器一直处于在线状态，所述从控制器每隔预设周期都将向所述主控制器发送一次心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文可判断出该从控制器是否处于在线状态。该心跳报文的发送周期为100ms，之所以将所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期以及发送心跳报文的周期设计为100ms，是根据传输需求设定的。因为主控制器需要及时掌握电池的信息以及从控制器的状态，因此将与这两者有关的报文传送周期设计的相对来说短一些，以此满足主控制器的需求。当然，上述的设计思路并不作为限制具体周期设计的依据，以实际需要为准。
本实施例通过所述从控制器向所述主控制器周期性的发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线；使得所述主控制器均能确保在所述从控制器在线的情况下向所述从控制器发送数据，从而提高了所述主控制器与所述从控制器之间的信息传输的稳定性。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有通信管理程序，所述通信管理程序被处理器执行时实现如下操作：
所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；
多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；
多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；
所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。
进一步地，所述通信管理程序被处理器执行时实现如下操作：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送监控信息。
进一步地，所述通信管理程序被处理器执行时实现如下操作：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通信管理方法，应用于所述电池管理系统中，所述电池管理系统包括主控制器以及多个从控制器，其特征在于，所述通信管理方法包括以下步骤：
所述主控制器向多个所述从控制器发送同步报文；
多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步；
多个所述从控制器在与所述主控器进行时隙同步后接收所述主控制器发送的控制报文；
所述从控制器根据所述控制报文执行相应的指令。
2.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，所述主控制器向所述从控制器发送同步报文的步骤包括：
所述主控制器周期性地向所述主控制器发送同步报文；
所述从控制器接收所述主控制器的同步报文后重新进行时隙同步。
3.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，所述多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤之后还包括：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送监控信息。
4.根据权利要求3所述的通信管理方法，其特征在于，所述多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤之后还包括：
所述从控制器在与所述主控制器进行时隙同步之后，周期性地向所述主控制器发送心跳报文，以使所述主控制器根据该心跳报文判断所述从控制器是否在线。
5.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，多个所述从控制器分别在不同的时间接收所述主控制器发送的同步报文与所述主控制器进行时隙同步的步骤包括：
多个所述从控制器根据预设函数分别得到与其对应的延时时间；
经过所述延时时间后，所述从控制器向所述主控制器发送同步报文以与所述主控制器进行时隙同步。
6.根据权利要求5所述的通信管理方法，其特征在于，所述预设函数为n*A/B+C，其中，所述n指代的是所述从控制器的编号，所述A指代的是所述从控制器向所述主控制器发送监控信息的周期；所述B指代的是所述从控制器的数量；所述C为冗余时间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的通信管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据各个报文的优先级设计报文ID。
8.根据权利要求1-6任一项所述的通信管理方法，其特征在于，所述从控制器的数量范围为2～10台。
9.一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括主控制器以及与所述主控制器相连的多台从控制器，所述主控制器与所述从控制器内均包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的通信管理程序，所述通信管理程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有通信管理程序，所述通信管理程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的通信管理方法的步骤。
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