CN110933200A - 一种基于电子开关的bms通讯地址配置系统及方法 - Google Patents

一种基于电子开关的bms通讯地址配置系统及方法 Download PDF

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张宏元
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Abstract

本发明涉及电池管理技术，其公开了一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统及方法，快速可靠地实现多个BMS地址的有序分配，便于BMS集中通讯管理，且扩展性和灵活性强。该系统包括电子开关控制模块、上位机以及多路BMS；电子开关控制模块控制多路电子开关，多路BMS中的每一路与一路电子开关对应连接；且每一路BMS均与上位机通过CAN总线连接。电子开关控制模块通过系统上电信号自动驱动进入工作流程，以BMS与电子开关的之间的信号作为控制电子开关的依据，通过电子开关控制BMS自动有序完成系统配置，减少了集中管理前的工作量同时能有效的避免拨码控制可能带来的问题，保证BMS通讯地址配置的有效性、唯一性及各系统数据的对称性。

Description

一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统及方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术，具体涉及一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统及方法。
背景技术
目前，国家大力推广新能源的应用，国内外新能源相关技术的创新步伐日益加快，特别是纯电动汽车的产业化道路也在日夜兼程。整车更加趋于轻量化，锂电池代替铅酸电池成为趋势，对锂电池的管理我们都会用到BMS，通过此系统可以完成对电池状态的监测、电池充放的控制以及其他扩展的功能。
BMS相关的硬软件技术逐渐发展起来，一般BMS系统包括功能控制板及数据采集板，通过微处理控制模块便可以实现对锂电池的数据实时采集及状态监控，也能根据不同应用场景或客户要求扩展其他逻辑控制功能。现有BMS一般针对固定的系统方案单一管理，此时无论是数据通讯还是管理控制上都很简单，但是当出现电池包过多，需要多个BMS并行进行管理时，各个BMS的通讯地址配置就是一个关键的环节。针对同一方案的BMS其产品编码及微处理程序都是完全一致的，预置通讯地址通常情况是通过逐个数据写入，此方式可行但是工作量大，在集中管理前期要做很多准备工作，如：地址写入，写入后装箱的位置匹配对应等。
专利CN201711480352.1提出了一种通过上位机连接并控制接通各路电源系统开关，完成多个系统的通讯地址有序配置的方案，此方案通过上位机与开关模块相连控制每个采集模块接通时完成地址设置，当设置下一个的时候需要断开再打开下一个开关，依次完成全部地址的设置工作，此系统要求开关模块与BMS的数量要保持一致且相连接，基本需要定制化进行开发，扩展性和灵活性受到一定的限制。
还有一种通过硬件设置拨码开关的方式，如专利CN201620270067.1提及的开关面板控制及指示灯进行各个电池管理系统的地址的分配及控制，采用4个指示灯仅控制16以内数量的电池管理系统，此专利侧重于节省控制面板的面积，其提及的地址配置方式上主要通过人为手动控制，由于控制数量的有限性，其应用场景也相对局限。针对拨码设置这种方式还有一些其他设计方案，虽然无需对系统做数据写入，但拨码开关的设计一旦确定，其地址范围就固定了，更改不灵活,不便于扩展，且在安装好后拨码设置的过程中要严格依照装箱位置及系统设计，无法避免人为拨码出现错误导致无法接入或者数据的不对称等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统及方法，快速可靠地实现多个BMS地址的有序分配，便于BMS集中通讯管理，且扩展性和灵活性强。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统，包括电子开关控制模块、上位机以及多路BMS；所述电子开关控制模块控制多路电子开关，所述多路BMS中的每一路与一路电子开关对应连接；且每一路BMS均与上位机通过CAN总线连接。
作为进一步优化，所述上位机与BMS之间通过约定的协议及数据格式完成对每个BMS的地址配置及信息传输。
作为进一步优化，所述电子开关控制模块控制的开关路数根据实际应用中BMS数量进行配置。
此外，基于上述配置系统，本发明还提供了一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其包括以下步骤：
a.通过电子开关控制模块控制打开电子开关使得BMS进入地址配置状态；
b.进入地址配置状态的BMS向上位机发送请求地址配置指令，上位机向该BMS反馈包含地址编码的数据，该BMS提取数据中的地址信息进行设置并存储，并向上位机返回带地址的配置成功消息；
c.上位机收到配置成功信息，返回一条打开下一路电子开关的数据，通过当前设置好地址的BMS与电子开关控制模块控制打开下一路电子开关；
d.通过步骤b-c的循环，直至所有与电子开关连接的BMS通讯地址配置完成。
作为进一步优化，步骤a中，所述通过电子开关控制模块控制打开电子开关使得BMS进入地址配置状态，具体包括：
电子开关控制模块在得到上电信号时，自动打开第一路电子开关，第一路电子开关打开后，其对应的一路BMS进入地址配置状态。
作为进一步优化，步骤a中，同一时刻进入地址配置状态的BMS只有一个。
作为进一步优化，步骤a中，在电子开关开启时，若对应BMS读取到已存储的地址，则不进入地址配置状态，直接通过控制打开下一路电子开关。
作为进一步优化，步骤b中，对于已经配置地址的和进入地址配置状态的BMS都能接收到上位机反馈的包含地址编码的数据，而仅有进入地址配置状态的BMS才会执行从数据中提取地址信息进行配置及存储的操作。
作为进一步优化，步骤c中，所述通过当前设置好地址的BMS与电子开关控制模块控制打开下一路电子开关，具体包括：
由当前设置好地址的BMS将打开下一路电子开关的信号传输至电子开关控制模块，电子开关控制模块控制下一路电子开关打开。
作为进一步优化，步骤d中，配置完全部BMS地址后，上位机与每个BMS通过地址加协议约定格式的数据进行数据传输，实现多个BMS的集中通讯管理。
本发明的有益效果是：
(1)减少BMS集中管理前人为数据写入通讯地址、预设置相关的工作量。
(2)避免手动拨码设置错误引起的地址无效、地址冲突导致管理端与实际数据不一致或者系统无法正常工作等问题。
(3)通过电子开关控制BMS的通讯地址的配置，地址范围不受系统原设计方案影响，扩展性与灵活度更大，适用于范围更广。
附图说明
图1为本发明的基于电子开关的BMS通讯地址配置系统框架图；
图2为本发明实施例中基于电子开关的BMS通讯地址配置示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统及方法，快速可靠地实现多个BMS地址的有序分配，便于BMS集中通讯管理，且扩展性和灵活性强。本发明中，电子开关控制模块通过系统上电信号自动驱动进入工作流程，以BMS与电子开关的之间的信号作为控制电子开关的依据，通过电子开关控制BMS自动有序完成系统配置，不仅减少了集中管理前的工作量，同时能有效的避免拨码控制可能带来的问题，保证BMS通讯地址的配置的有效性、唯一性及各系统数据的对称性。采用电子开关控制的BMS数量范围更广，且在实际应用中并不要求BMS设置为某一固定数量，只要BMS与其电子开关相连接，才执行自动配置及管理，假设：电子开关模块选择最大外接BMS数量为：64路，而实际连接的BMS为20个，这并不影响系统的工作，当用户系统扩展到60个BMS时，只需要把新增的40个BMS分别与电子开关未连接的通道连接即可，系统再次上电将自动完成新增40个BMS的地址配置，从而实现共60个BMS的集中通讯管理。
本方案不仅适用于新组网的BMS系统通讯配置及管理，还特别能很好的解决不同场景下，BMS数量的增减变动的集群通讯管理，因此，本方案的系统的扩展性灵活性更高。
如图1所示，本发明中的基于电子开关的BMS通讯地址配置系统包括电子开关控制模块、上位机以及多路BMS；
BMS：即锂电池管理系统,负责管理其连接的多个锂电池或者电池组，根据不同设计方案及应用场景，其管理的电池数量，温度数量及其他控制模块不同。BMS主要利用微处理芯片的嵌入式软件实现数据通讯、系统管理及控制。当外部需要同时管理多个BMS时，必须有唯一的通讯地址,通过地址加数据的方式完成数据传输及系统集中管理。
电子开关控制模块：控制多路电子开关，每一路BMS与一个电子开关连接，只有当电子开关开启时，其对应的BMS处于配置状态，并通过上位机完成通讯地址的配置，通讯地址配置完成后BMS才能通过地址加数据的格式与上位机进行数据通讯；
上位机：上位机通过CAN连接保证与每个BMS相连，并能进行数据通讯，通过约定的协议及数据格式完成对每个BMS的地址配置及信息传输。
在具体实现上，本发明的BMS通讯地址配置采用如下手段：
1、将若干BMS连接至电子开关控制模块，只有连接了电子开关的BMS才能分配到地址；
2、每一个BMS与上位机保持CAN连接，可以进行数据通讯传输；
3、通过系统上电信号，电子开关模块自动打开第一路电子开关，电子开关打开后对应的一路BMS处于地址可配置状态；
4、BMS向上位机发送一条请求地址配置指令，上位机收到指令后，下发一条包含地址编码的数据至BMS，BMS提取地址信息，完成地址设置并存储，并向上位机返回带地址的配置成功信息；
5、上位机收到配置成功信息，返回一条打开下一电子开关的数据，通过当前设置好地址的BMS与电子开关控制模块控制打开下一路电子开关；
6、通过以上步骤4-5的循环，直到所有与电子开关连接的BMS通讯地址配置完成；
7、所有BMS的地址配置完成，即可通过其地址向上位机发送其相关的数据信息，可以通过上位机进行实时数据通讯，实现多个BMS的集中管理。
在上述地址配置手段中，电子开关针对BMS而言是一个外部信号，电子开关打开后，其控制的BMS才与上位机进行数据通讯，进一步通过获取上位机的地址编码信息完成其地址的配置；第一路电子开关通过系统上电控制驱动开启，与其连接的BMS为第一个设置地址的系统；并且，同一时刻处于地址配置状态的BMS只有一个，配置成功后，通过配置成功的BMS去打开下一路电子开关，进入到下一个BMS地址配置；电子开关控制模块与BMS能够进行信号传输，其信号可以是高、低电平、数字模拟信号等；配置完全部BMS地址后，所有BMS的电子开关状态为打开，系统每次上电时电子开关全部为关闭状态，通过上电控制及与其相连接的BMS依次打开各路电子开关；电子开关控制模块控制的开关路数可以根据实际应用中BMS数量进行合理配置，电子开关管理外接通道数量以内的任意数量的BMS系统配置。
实施例：
如附图2所示，本实施例实现BMS-a、BMS-b、BMS-c这三个BMS的通讯地址的配置。假设：E-Ctrl的1路电子开关连接BMS-a，2路电子开关连接BMS-c,3路电子开关连接BMS-b,SetCentor根据电子开关的控制依次配置的地址编码为：1路电子开关配置01，2路电子开关配置02，3路电子开关配置03，配置过程如下：
1)系统上电，E-Ctrl根据Poweron信号，打开第一路电子开关，与之连接的是BMS-a系统，此时BMS-a通过CAN通讯发送一条地址配置数据(例：QDZPZ-FF)至SetCentor，SetCentor收到此数据，下发带有地址编码01的配置数据(例：SETDZ-01)，此时仅有BMS-a收到数据，提取出地址信息01并进行设置及存储，同时返回一条带地址01的数据(例：01BMS-a-SETDZ-OK)至SetCentor。SetCentor收到配置完成指令，下发一条打开下一路电子开关的数据(例：OPEN_NEXT-01),BMS-a收到数据，并通过信号传输告知E-Ctrl，E-Ctrl控制打开第二路电子开关。
2)与第二路电子开关连接的是BMS-c系统，此时BMS-c通过CAN通讯发送一条地址配置数据(例：QDZPZ-FF)至SetCentor，SetCentor收到此数据，下发带有地址编码02的配置数据(例：SETDZ-02)，此时BMS-a与BMS-c均收到此数据，BMS-a非设置状态，不做处理，而BMS-c会提取出地址信息02并进行设置及存储，同时返回一条带地址02的数据(例：02BMS-c-SETDZ-OK)至SetCentor。SetCentor收到配置完成指令，下发一条打开下一路电子开关的数据(例：OPEN_NEXT-02),BMS-c收到数据，通过信号传输告知E-Ctrl，E-Ctrl控制打开第三路电子开关。
3)与第三路电子开关连接的为BMS-b系统，此时BMS-b通过CAN通讯发送一条地址配置数据(例：QDZPZ-FF)至SetCentor，SetCentor收到此数据，下发带有地址编码03的配置数据(例：SETDZ-03)，BMS-a、BMS-b、BMS-c均收到此数据，BMS-a、BMS-c处于非设置状态，不处理此数据，而BMS-b会提取出地址信息03并进行设置及存储，同时返回一条带地址03的数据(例：03BMS-b-SETDZ-OK)至SetCentor。SetCentor收到配置完成指令，下发一条打开下一电子开关的数据(例：OPEN_NEXT-03),BMS-b收到数据，通过信号传输告知E-Ctrl，E-Ctrl电子开关与所有连接的BMS已经全部打开，本次地址配置完成。
4)所有BMS配置完成后，SetCentor与每个BMS通过地址加协议约定格式的数据进行数据传输，即可实现多个BMS的集中通讯管理。
通过此方法即可以快速实现多个BMS集中通讯的地址配置，特别适用于BMS集中装箱后的首次通讯地址设置，不受各个BMS箱内的安装位置及数量影响，支持系统在不同场景下动态增加或者减少BMS，上电后通过电子开关控制实现全部BMS地址的有序配置。本方法主要是阐述其地址配置的具体方法，对于已经配置好地址的系统，再次上电后，不再执行配置过程，BMS自身能通过数据读取获取地址后与外部进行数据通讯。同时此方法不仅局限于与上位机的数据通讯，其通讯范围根据实际应用场景或者BMS设计方案或者系统连接状态而定，也可以直接连接整车或者其它通讯网络。

Claims (10)

1.一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统，其特征在于，
包括电子开关控制模块、上位机以及多路BMS；所述电子开关控制模块控制多路电子开关，所述多路BMS中的每一路与一路电子开关对应连接；且每一路BMS均与上位机通过CAN总线连接。
2.如权利要求1所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统，其特征在于，
上位机与BMS之间通过约定的协议及数据格式完成对每个BMS的地址配置及信息传输。
3.如权利要求1所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置系统，其特征在于，
所述电子开关控制模块控制的开关路数根据实际应用中BMS数量进行配置。
4.一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.通过电子开关控制模块控制打开电子开关使得BMS进入地址配置状态；
b.进入地址配置状态的BMS向上位机发送请求地址配置指令，上位机向该BMS反馈包含地址编码的数据，该BMS提取数据中的地址信息进行设置并存储，并向上位机返回带地址的配置成功消息；
c.上位机收到配置成功信息，返回一条打开下一路电子开关的数据，通过当前设置好地址的BMS与电子开关控制模块控制打开下一路电子开关；
d.通过步骤b-c的循环，直至所有与电子开关连接的BMS通讯地址配置完成。
5.如权利要求4所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，
步骤a中，所述通过电子开关控制模块控制打开电子开关使得BMS进入地址配置状态，具体包括：
电子开关控制模块在得到上电信号时，自动打开第一路电子开关，第一路电子开关打开后，其对应的一路BMS进入地址配置状态。
6.如权利要求4所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，
步骤a中，同一时刻进入地址配置状态的BMS只有一个。
7.如权利要求4所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，
步骤a中，在电子开关开启时，若对应BMS读取到已存储的地址，则不进入地址配置状态，直接通过控制打开下一路电子开关。
8.如权利要求4所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，
步骤b中，对于已经配置地址的和进入地址配置状态的BMS都能接收到上位机反馈的包含地址编码的数据，而仅有进入地址配置状态的BMS才会执行从数据中提取地址信息进行配置及存储的操作。
9.如权利要求4所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，
步骤c中，所述通过当前设置好地址的BMS与电子开关控制模块控制打开下一路电子开关，具体包括：
由当前设置好地址的BMS将打开下一路电子开关的信号传输至电子开关控制模块，电子开关控制模块控制下一路电子开关打开。
10.如权利要求4-9任意一项所述的一种基于电子开关的BMS通讯地址配置方法，其特征在于，步骤d中，配置完全部BMS地址后，上位机与每个BMS通过地址加协议约定格式的数据进行数据传输，实现多个BMS的集中通讯管理。
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