CN111384455A - Bms多机并联实现系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种BMS多机并联实现系统，多个BMS并联，并通过CAN总线和双向变流设备连接，多个BMS对应的多个电池包并联，每个BMS具有一个设备编码，采用以下步骤实现：从所述的多个BMS中确定一个管理系统作为主机，其他BMS作为从机；主机根据ID分配表向从机分配ID；主机根据获取的从机信息，控制主机和从机的充电管和放电管，以使得相应的BMS并联。本发明不需要额外的主机，主机不固定，方便增加并联的BMS。

Description

BMS多机并联实现系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种BMS多机并联实现系统。
背景技术
在现有的储能系统中，由于容量和功率的需求不同，单组电池已经不能满足需求，需要将多组电池并联以提高电池的容量和最大充放电电流。两组电池并联时，需要电压比较接近时，才能直接并联。当有压差时，电压高的电池组会给电压低的电池组充电。由于电池内阻较小，当压差较大时，会造成充电电流过大，从而造成电池损坏。
在现有的方案中，会在并联的BMS中固定一个主机进行管理，其余BMS为从机。主机负责收集从机的数据，并对数据进行处理。并联时会以主机的电压作为基准，与主机电压压差在一定范围内的电池组可以并联起来。
现有的大多数方案会有额外的设备作为主机；当主机异常时，整个系统将无法工作；增加电池组时，需要修改相应配置；比主机电压低的电池组，可能会一直不能并入系统，从而电量耗光。
发明内容
本发明的目的是提供一种BMS多机并联实现系统，用于解决现有技术中电池组热插拔引起的过流、过压、负压等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种BMS多机并联实现系统，多个BMS并联，并通过CAN总线和双向变流设备连接，多个BMS对应的多个电池包并联，每个BMS具有一个设备编码，采用以下步骤实现：
步骤A，从所述的BMS中确定一个管理系统作为主机，其他BMS作为从机；
步骤B，主机根据ID分配表向从机分配ID；
步骤C，主机根据获取的从机信息，控制主机和从机的充电管和放电管，以使得相应的BMS并联。
可选的，在步骤A中，若判断出多个BMS竞争主机，则判断是否有BMS已经分配过ID，若有BMS已经分配过ID，则ID最小的BMS作为主机；若无BMS已经分配过ID，则设备编码最小的BMS成为主机。
可选的，若持续第一时间内都判别本机不能成为主机，则修改本机为主机。
可选的，在步骤B中，主机联网后，接收ID申请帧，并对从机进行ID分配；所述ID申请帧包含对应的设备编码和上次分配的ID信息；如果某个BMS上次未分配过ID，则该BMS的ID为0。
可选的，主机接收到ID申请帧后检查ID分配表，若存在某ID对应的设备编码与待分配从机的设备编码相同，则向该设备编码对应的从机分配该ID；若某ID对应的设备编码与待分配从机的设备编码不同，则判断该ID是否空闲，若该ID空闲，则向待分配从机分配该ID；若某ID为0或者不空闲，则优先选择比主机ID大的空闲ID，其次选择比主机ID小的空闲ID，分配给待分配从机；若没有空闲的ID，则选择最长时间不在线的ID分配给待分配从机。
可选的，在步骤C中，主机获取从机信息，判断从机充电状态；
若从机放电，则主机获取从机最高可放电电压，所有放电管导通，若最高可放电电压与目前放电电压的差值小于第一阈值，则充电管导通；若最高可放电电压与目前放电电压的差值大于第一阈值，则充电管关断；
若从机充电，则主机获取从机最高可充电电压，所有充电管导通，若目前充电电压与最低可充电电压的差值小于第二阈值，则放电管导通；若目前充电电压与最低可充电电压的差值大于第二阈值，则放电管关断。
可选的，某BMS接收ID申请帧，若该BMS已联网，则发送ID回复帧；若该BMS未联网，在判断该BMS能否成为主机，若该BMS为主机，还需发送ID分配帧给从机，以向从机分配ID。
可选的，从机接收到主机发送的ID分配帧，判断ID分配帧带有的设备编码信息与该从机的设备编码是否相同，若相同，则该从机变为联网状态，并修改其ID，更新其ID分配表。
可选的，若某BMS的设备编码与其他BMS的设备编码冲突，则该BMS和其他相应的BMS退出联网状态，并且不响应主机的ID分配命令。
可选的，若某BMS申请的ID与其他BMS的ID冲突，则该BMS重新申请ID。
可选的，某个BMS在线时，该BMS检测到其与双向变流设备通信异常、其ID与其他BMS的ID冲突、其设备编码与其他BMS的设备编码冲突或者该BMS在第二时间内接收不到主机发送的命令帧时，则该BMS变为不在线状态。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明不需要额外的主机设备；主机不固定，任意设备异常都不影响其他设备工作；比较方便的增加并联设备，硬件上直接连接就可以；当设备有电压差时，会优先消除压差，不易造成低压设备电量耗光。
附图说明
图1为本发明BMS多机并联实现框图；
图2为本发明BMS多机并联实现流程图；
图3为本发明确定主机的实现流程图
图4为本发明ID分配流程图；
图5为本发明充电管及放电管工作状态流程图；
图6为本发明ID申请流程图；
图7为本发明系统异常处理流程图；
图8为本发明关于从机是否在线的系统工作流程图；
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描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，示意了本发明BMS多机并联实现框图，多个电池包相并联，每个电池包对应一个BMS(电池管理系统)，双向变流设备(PCS)和BMS通过CAN总线连接，每个BMS具有唯一的设备编码SN，每个BMS都有各自的充电管和放电管，通过控制充电管或者放电管的通断状态，控制相应的电池包充电或者放电。
如图2所示，示意了本发明BMS多机并联实现流程图，首先确定主机，然后主机进行ID分配，分配ID后，主机获取从机的总压、充放电保护等信息。综合所有设备的信息，控制主机和从机的充电管或者放电管，使得相应的设备并联起来。
如图3所示，示意了本发明确定主机的实现流程图，BMS设备接收ID相关帧，如ID申请帧或者ID回复帧，判断哪些设备能成为主机，若在一段时间能成为主机，则判断是否有设备已经分配过ID，如果有，则ID最小的设备成为主机；如果没有，则SN最小的设备成为主机。若阈值时间内，设备接收到的ID相关帧都判定本设备不能成为主机，则修改本设备为主机，以防止主机未分配地址就发生异常，系统中就剩下本机而一直不产生主机。
如图4所示，示意了本发明ID分配流程图，每个BMS设备上都保存一份相同的ID分配表，主机根据ID分配表进行ID分配。设备刚联网时，发送ID申请帧，申请帧会带上SN和上次分配的ID信息，如果某BMS未曾分配过ID，则ID为0。首先检查已分配的ID表，是否有ID的SN跟待分配的SN相同，相同的话，分配此ID。否则，判断申请的ID是否空闲，空闲的话，分配此ID。如果申请的ID为0或者申请的ID不空闲，则优先选择比主机ID大的空闲ID，其次再选择比主机ID小的空闲ID。如果没有空闲的ID，则选择最久不在线的ID。
如图5所示，示意了本发明充电管及放电管工作状态流程图，首先，主机获取从机信息，从而判断相应电池组的的充放电状态：电池组放电时，获取电池组的最高可放电电压，所有放电管闭合，若最高可放电电压和电池组放电电压的差值在阈值电压内，则充电管闭合，否则，充电管断开。电池组充电时，获取电池组最低可充电电压，所有充电管闭合，若电池组充电电压和最低可放电电压的差值在阈值电压内，则放电管闭合，否则，放电管断开。
如图6所示，示意了本发明ID申请流程图，BMS接收到ID申请帧，若判断SN无冲突，则判断当前是否联网，若当前已联网，则发送ID回复帧，为主机的话还需要进行ID分配，发送ID分配帧。若当前未联网，则比较当前帧的ID和SN，判断本机是否能成为主机。
从机接收到ID分配帧，判断SN是否与本机相同，相同的话，本机变为联网状态。修改本机的地址，并连续发生3帧ID回复，每200ms发送一次。设备接收到ID回复，更新本机的ID列表。
如图7所示，示意了本发明系统异常处理流程图，双向变流设备(PCS)通信状态异常时，不可并联，防止由于CAN线连接不好，产生多个主机，从而可能造成压差过大的设备直接连接在一起。对于ID申请帧和ID回复帧，如果接收到的SN和本地的一致则设备退出联网，并设置冲突标志。退出联网后，将不停地发送ID申请帧，这样另外一个相同的设备也会检测到SN冲突，也将退出网络。对于SN冲突的设备发送的ID申请帧，主机还是照常分配。从机检测到ID分配，不响应分配命令。网络中连续10s接收不到相同SN号，冲突标志会清除，这样设备可以再次接入网络。当接收到发送ID跟本机相同的ID的消息，本机退出联网，重新申请ID。
在线设备，检测到PCS通信异常、ID冲突、SN冲突，或者一定时间内接收不到主机发出的且目标地址是本机ID的命令帧，变为不在线状态。不在线设备，自身成为主机或者接收到ID分配帧，变为在线状态。
如图8所示，示意了本发明关于从机是否在线的系统工作流程图，根据是从机否在线，定时发送不同的ID帧：
从机在线时，检测到主机不在线，则每200ms，发送一次ID回复帧；若从机接收到ID申请帧，则每200ms发送一次ID回复帧，连续发3次。无以上两种状况，5s发送一次ID回复帧。从机不在线时，每200ms发送一次ID申请帧。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种BMS多机并联实现系统，多个BMS并联，并通过CAN总线和双向变流设备连接，多个BMS对应的多个电池包并联，每个BMS具有一个设备编码，其特征在于：采用以下步骤实现：
步骤A，从所述的BMS中确定一个管理系统作为主机，其他BMS作为从机；
步骤B，主机根据ID分配表向从机分配ID；
步骤C，主机根据获取的从机信息，控制主机和从机的充电管和放电管，以使得相应的BMS并联。
2.根据权利要求1所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：在步骤A中，若判断出多个BMS竞争主机，则判断是否有BMS已经分配过ID，若有BMS已经分配过ID，则ID最小的BMS作为主机；若无BMS已经分配过ID，则设备编码最小的BMS成为主机。
3.根据权利要求2所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：若持续第一时间内都判别本机不能成为主机，则修改本机为主机。
4.根据权利要求2所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：在步骤B中，主机联网后，接收ID申请帧，并对从机进行ID分配；所述ID申请帧包含对应的设备编码和上次分配的ID信息；如果某个BMS上次未分配过ID，则该BMS的ID为0。
5.根据权利要求3所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：主机接收到ID申请帧后检查ID分配表，若存在某ID对应的设备编码与待分配从机的设备编码相同，则向该设备编码对应的从机分配该ID；若某ID对应的设备编码与待分配从机的设备编码不同，则判断该ID是否空闲，若该ID空闲，则向待分配从机分配该ID；若某ID为0或者不空闲，则优先选择比主机ID大的空闲ID，其次选择比主机ID小的空闲ID，分配给待分配从机；若没有空闲的ID，则选择最长时间不在线的ID分配给待分配从机。
6.根据权利要求4所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：在步骤C中，主机获取从机信息，判断从机充电状态；
若从机放电，则主机获取从机最高可放电电压，所有放电管导通，若最高可放电电压与目前放电电压的差值小于第一阈值，则充电管导通；若最高可放电电压与目前放电电压的差值大于第一阈值，则充电管关断；
若从机充电，则主机获取从机最高可充电电压，所有充电管导通，若目前充电电压与最低可充电电压的差值小于第二阈值，则放电管导通；若目前充电电压与最低可充电电压的差值大于第二阈值，则放电管关断。
7.根据权利要求1所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：某BMS接收ID申请帧，若该BMS已联网，则发送ID回复帧；若该BMS未联网，在判断该BMS能否成为主机，若该BMS为主机，还需发送ID分配帧给从机，以向从机分配ID。
8.根据权利要求7所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：从机接收到主机发送的ID分配帧，判断ID分配帧带有的设备编码信息与该从机的设备编码是否相同，若相同，则该从机变为联网状态，并修改其ID，更新其ID分配表。
9.根据权利要求8所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：若某BMS的设备编码与其他BMS的设备编码冲突，则该BMS和其他相应的BMS退出联网状态，并且不响应主机的ID分配命令。
10.根据权利要求9所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：若某BMS申请的ID与其他BMS的ID冲突，则该BMS重新申请ID。
11.根据权利要求9所述的BMS多机并联实现系统，其特征在于：某个BMS在线时，该BMS检测到其与双向变流设备通信异常、其ID与其他BMS的ID冲突、其设备编码与其他BMS的设备编码冲突或者该BMS在第二时间内接收不到主机发送的命令帧时，则该BMS变为不在线状态。
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