CN111586205A - 一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法及装置，电池管理系统包括主机及与主机可通信连接的若干依次串联的从机，主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口和PWM输出接口，电池管理系统中自动分配从机地址的方法为：主机通过发送占空比波形的方式进行从机地址分配，地址分配完成后，又通过发送占空比波形进行校验，除了对分配的地址数量进行校验以外，还通过结合波形占空比与实际ID值进行计算比较，可一一核对每个从机地址赋值准确。不仅可实现从机地址的自动分配，还可确保每个从机地址递增并且有效，且方法简单，校验精确度高。

Description

一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法及装置
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，特别是一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法及装置。
背景技术
随着信息化产业的不断发展，动力电池能源管理系统对于其自动化、智能化水平的要求越来越高。在新产品的开发中，应开发能够适用于不同应用场景需求的产品。对于采用分布式电池管理系统的场景，前端采样往往从几个到几十个不等。为此，如何有效的对前端采样模块进行有效地址分配，直接关系到电池均衡及故障管理。
电动汽车的动力电池为单体依次串接而成，而监控单体电压的从机也从低到高依次配置。主机处理从机上报的电压数据需要确定位置，则从机本机的ID也应该是固定且递增的。现有技术中，如公开号为CN106450518B的发明专利公开的一种电动汽车电池管理系统的自动编址方法和装置，其中公开了以下技术方案“当出现故障从控模块时，将故障从控模块替换为设置有预定编码地址的更新从控模块，更新从控模块将预定编码地址上报到主控模块”，当出现故障需要更换从机时，需要人为读取故障从机的预定编码，即故障从机对应的地址，再写入替换的从机，增加了人为工作量且容易出错。同时，现有技术中，对于从机地址校验的方法一般仅校验地址数量是否有缺失以及是否有地址重复，或对返回ID信息进行排序统计后验证起始地址是否正确的方式进行校验，无法一一核对每个地址的正确性，若出现ID赋值错误或未依次递增，则难以校验出错误，方法复杂繁琐，且校验精确度不高。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种可实现从机地址的自动分配，确保每个从机地址递增并且有效，方法简单，校验精确度高的电池管理系统中自动分配从机地址的方法及装置。
本发明采用如下技术方案：
一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，电池管理系统包括主机及与主机可通信连接的若干依次串联的从机，主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口和PWM输出接口，前级从机PWM输出接口通过PWM输出电路连接后级从机的PWM输入接口，主机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接第一级从机的PWM输入接口，最后一级从机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接主机的PWM输入接口，自动分配从机地址的方法包括以下步骤：
主机通过PWM输出接口向与其串联的从机发送占空比波形，从机通过PWM输入接口接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；各级从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；
主机通过PWM输入接口接收最后一级从机发送的波形后，通过PWM检测电路检测波形占空比，并开始对从机地址进行校验，校验方法包括以下步骤：
1)主机将从机个数值与统计收到的报文计数进行比较，若不一致，则返回重新分配地址，若一致，进入步骤2)；
2)主机发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机通过PWM输出接口向第一级从机发出与其从最后一级从机接收的波形相同占空比的波形，从机接收波形后通过PWM检测电路检测占空比，并在此占空比基础上递减预定值后再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，递减的预定值与分配地址时递增的预定值相等；
3)各级从机分别将接收到波形的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机的接收占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，其中X为主机校验时发出的波形的占空比，S为递减的预定值，ID为各从机分配到的ID值，若全部一致，校验结束，地址分配成功；若出现不一致，则返回重新分配地址。
进一步地，各级从机分别通过CAN总线与主机进行通信。
进一步地，各级从机根据接收到波形的占空比通过查表确定本机地址。
进一步地，分配地址时递增的预定值以及校验时递减的预定值可根据需要自行设定。
进一步地，分配地址时，主机向与其串联的从机发送的波形的占空比可根据需要自行设定。
进一步地，当在最后一级从机后部串联加入新的从机时，主机根据前次分配时最后一级从机返回的接收到的波形占空比数据向最后一级从机重新发送此占空比的PWM波形，最后一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；新串入的各级从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机。
进一步地，当出现故障从机替换新的从机时，主机根据前次分配时故障从机前一的级从机返回的接收到的波形占空比数据向故障从机的前一级从机重新发送此占空比的PWM波形，故障从机的前一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的新的从机，新的从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；故障排查从前级至后级进行，当第一级从机出现故障替换新的从机时，主机直接将初始PWM波形发送至第一级从机。
进一步地，当串入或替换新的从机时，主机自动进入地址重新分配模式，重新分配从机地址并校验。
一种电池管理系统中自动分配从机地址的装置，包括主机和若干从机，主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口和PWM输出接口，若干从机依次串联，前级从机PWM输出接口通过PWM输出电路连接后级从机的PWM输入接口，主机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接第一级从机的PWM输入接口，最后一级从机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接主机的PWM输入接口，各从机分别通过CAN总线与主机通信连接。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的方法可实现从机地址的自动分配，并通过校验机制可确保每个从机地址递增并且有效，除了对分配的地址数量进行校验以外，还通过结合波形占空比与实际ID值进行计算比较，可一一核对每个从机地址的正确性，保证每个地址赋值准确并依次递增，方法简单，校验精确度高。同时，在串入新的从机或更换故障从机时，也无需人为确认从机地址，可实现地址的自动分配，且无需全部从机重新分配，可大大提高地址分配效率。
附图说明
图1是本发明的电池管理系统中自动分配从机地址的装置的主、从机连接结构示意图；
图2是本发明的电池管理系统中自动分配从机地址的装置的连接于主机与从机之间的PWM输出与输入电路示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1和图2，本发明的一种电池管理系统中自动分配从机地址的装置，包括主机和若干从机，主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口PWM_IN和PWM输出接口PWM_OUT，若干从机依次串联，前级从机PWM输出接口通过PWM输出电路连接后级从机的PWM输入接口，主机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接第一级从机的PWM输入接口，最后一级从机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接主机的PWM输入接口，各从机分别通过CAN总线与主机通信连接。
本发明的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，包括以下步骤：
主机通过PWM输出接口向与其串联的从机发送占空比波形，从机通过PWM输入接口接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；各级从机根据接收到波形的占空比通过查表确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；
主机通过PWM输入接口接收最后一级从机发送的波形后，通过PWM检测电路检测波形占空比，并开始对从机地址进行校验，校验方法包括以下步骤：
1)主机将从机个数值与统计收到的报文计数进行比较，若不一致，则返回重新分配地址，若一致，进入步骤2)；
2)主机发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机通过PWM输出接口向第一级从机发出与其从最后一级从机接收的波形相同占空比的波形，从机接收波形后通过PWM检测电路检测占空比，并在此占空比基础上递减预定值后再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，递减的预定值与分配地址时递增的预定值相等；
3)各级从机分别将接收到波形的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机的接收占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，其中X为主机校验时发出的波形的占空比，S为递减的预定值，ID为各从机分配到的ID值，若全部一致，校验结束，地址分配成功；若出现不一致，则返回重新分配地址。
公式(X-ID*S/2)％适用于ID为从0开始以偶数递增的标准。若采用其它ID标准可根据实际情况对校验公式进行变形。分配地址时递增的预定值以及校验时递减的预定值可根据需要自行设定。分配地址时，主机向与其串联的从机发送的波形的占空比可根据需要自行设定。
实施例1
本实施例的电池管理系统由1个主机和3个从机组成，其从机地址自动分配方法包括以下步骤：
1)主机通过PWM_OUT接口发出2％上升沿占空比波形；
2)1#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为2％，此时通过查表得到本机ID为0，并且通过本机PWM_OUT接口发出4％占空比波形，并使用报文0x300将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
3)2#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为4％，此时通过查表得到本机ID为2，并且通过本机PWM_OUT接口发出6％占空比波形,并使用报文0x302将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
4)3#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为6％，此时通过查表得到本机ID为4，并且通过本机PWM_OUT接口发出8％占空比波形，并使用报文0x304将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
5)主机接收完数据后，将固定从机个数值和收到的0x3XX计数比较，若不一致，则重新分配从机地址；若一致，发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机发出占空比8％的PWM波形，从机接收后按2％依次递减并发送下一从机，从机将接收到的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机接收波形的占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，若出现不一致，则重新分配从机地址；若全部一致，校验结束，地址分配成功。
实施例2
本实施例的电池管理系统由1个主机和4个从机组成，其从机地址自动分配方法包括以下步骤：
1)主机通过PWM_OUT接口发出2％上升沿占空比波形；
2)1#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为2％，此时通过查表得到本机ID为0，并且通过本机PWM_OUT接口发出6％占空比波形，并使用报文0x300将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
3)2#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为6％，此时通过查表得到本机ID为2，并且通过本机PWM_OUT接口发出10％占空比波形,并使用报文0x302将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
4)3#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为10％，此时通过查表得到本机ID为4，并且通过本机PWM_OUT接口发出14％占空比波形，并使用报文0x304将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
5)4#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为14％，此时通过查表得到本机ID为6，并且通过本机PWM_OUT接口发出18％占空比波形，并使用报文0x306将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
6)主机接收完数据后，将固定从机个数值和收到的0x3XX计数比较，若不一致，则重新分配从机地址；若一致，发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机发出占空比18％的PWM波形，从机接收后按4％依次递减并发送下一从机，从机将接收到的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机的接收波形的占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，若出现不一致，则重新分配从机地址；若全部一致，校验结束，地址分配成功。
实施例3
本实施例的电池管理系统由1个主机和5个从机组成，其从机地址自动分配方法包括以下步骤：
1)主机通过PWM_OUT接口发出3％上升沿占空比波形；
2)1#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为3％，此时通过查表得到本机ID为0，并且通过本机PWM_OUT接口发出6％占空比波形，并使用报文0x300将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
3)2#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为6％，此时通过查表得到本机ID为2，并且通过本机PWM_OUT接口发出9％占空比波形,并使用报文0x302将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
4)3#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为9％，此时通过查表得到本机ID为4，并且通过本机PWM_OUT接口发出12％占空比波形，并使用报文0x304将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
5)4#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为12％，此时通过查表得到本机ID为6，并且通过本机PWM_OUT接口发出15％占空比波形，并使用报文0x306将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
6)5#从机通过PWM_IN接口接收到波形后检测到占空比为15％，此时通过查表得到本机ID为8，并且通过本机PWM_OUT接口发出18％占空比波形，并使用报文0x308将所接收到的波形和发送波形的占空比情况通过CAN总线发送给主机；
7)主机接收完数据后，将固定从机个数值和收到的0x3XX计数比较，若不一致，则重新分配从机地址；若一致，发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机发出占空比18％的PWM波形，从机接收后按3％依次递减并发送下一从机，从机将接收到的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机的接收波形的占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，若出现不一致，则重新分配从机地址；若全部一致，校验结束，地址分配成功。
实施例4
当在最后一级从机后部串联加入新的从机时，主机根据前次分配时最后一级从机返回的接收到的波形占空比数据向最后一级从机重新发送此占空比的PWM波形，最后一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；新串入的各级从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机。
实施例5
当出现故障从机替换新的从机时，主机根据前次分配时故障从机前一的级从机返回的接收到的波形占空比数据向故障从机的前一级从机重新发送此占空比的PWM波形，故障从机的前一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的新的从机，新的从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；故障排查从前级至后级进行，当第一级从机出现故障替换新的从机时，主机直接将初始PWM波形发送至第一级从机。
实施例6
当串入或替换新的从机时，主机自动进入地址重新分配模式，重新分配从机地址并校验。
上述仅为本发明的六个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，电池管理系统包括主机及与主机可通信连接的若干依次串联的从机，其特征在于：主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口和PWM输出接口，前级从机PWM输出接口通过PWM输出电路连接后级从机的PWM输入接口，主机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接第一级从机的PWM输入接口，最后一级从机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接主机的PWM输入接口，自动分配从机地址的方法包括以下步骤：
主机通过PWM输出接口向与其串联的从机发送占空比波形，从机通过PWM输入接口接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；各级从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；
主机通过PWM输入接口接收最后一级从机发送的波形后，通过PWM检测电路检测波形占空比，并开始对从机地址进行校验，校验方法包括以下步骤：
1)主机将从机个数值与统计收到的报文计数进行比较，若不一致，则返回重新分配地址，若一致，进入步骤2)；
2)主机发送指令使所有从机进入地址校验模式，主机通过PWM输出接口向第一级从机发出与其从最后一级从机接收的波形相同占空比的波形，从机接收波形后通过PWM检测电路检测占空比，并在此占空比基础上递减预定值后再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，递减的预定值与分配地址时递增的预定值相等；
3)各级从机分别将接收到波形的占空比数据发送给主机，主机比较每个从机的接收占空比值是否满足公式(X-ID*S/2)％，其中X为主机校验时发出的波形的占空比，S为递减的预定值，ID为各从机分配到的ID值，若全部一致，校验结束，地址分配成功；若出现不一致，则返回重新分配地址。
2.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：各级从机分别通过CAN总线与主机进行通信。
3.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：各级从机根据接收到波形的占空比通过查表确定本机地址。
4.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：分配地址时递增的预定值以及校验时递减的预定值可根据需要自行设定。
5.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：分配地址时，主机向与其串联的从机发送的波形的占空比可根据需要自行设定。
6.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：当在最后一级从机后部串联加入新的从机时，主机根据前次分配时最后一级从机返回的接收到的波形占空比数据向最后一级从机重新发送此占空比的PWM波形，最后一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的下级从机，直至发送到最后一级从机，最后一级从机在接收波形占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至主机；新串入的各级从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机。
7.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：当出现故障从机替换新的从机时，主机根据前次分配时故障从机前一的级从机返回的接收到的波形占空比数据向故障从机的前一级从机重新发送此占空比的PWM波形，故障从机的前一级从机接收波形后通过PWM检测电路检测波形占空比，并在此占空比基础上递增预定值再通过PWM输出接口将波形发送至与其串联的新的从机，新的从机根据接收到波形的占空比自行计算确定本机地址并设置自身ID，同时通过报文将接收到的波形和发送的波形的占空比信息发送至主机；故障排查从前级至后级进行，当第一级从机出现故障替换新的从机时，主机直接将初始PWM波形发送至第一级从机。
8.如权利要求1所述的一种电池管理系统中自动分配从机地址的方法，其特征在于：当串入或替换新的从机时，主机自动进入地址重新分配模式，重新分配从机地址并校验。
9.一种电池管理系统中自动分配从机地址的装置，其特征在于：包括主机和若干从机，主、从机均配置有PWM输出电路和PWM检测电路，且分别设置有PWM输入接口和PWM输出接口，若干从机依次串联，前级从机PWM输出接口通过PWM输出电路连接后级从机的PWM输入接口，主机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接第一级从机的PWM输入接口，最后一级从机的PWM输出接口通过PWM输出电路连接主机的PWM输入接口，各从机分别通过CAN总线与主机通信连接。
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