CN114500466A - 一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法及电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变电站技术领域，公开了一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法及电池管理系统，所述地址设置方法包括：对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成临时通讯地址，将各蓄电池单体采集模块采样的单体蓄电池的正极和直流母线的负极之间的电压值按照临时通讯地址上传至蓄电池监控单元，按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成对应的自动编码地址以为正式通讯地址；整个过程无需手动设置通讯地址或通讯地址编号，节省大量现场调试时间。
Description
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法及电池管理系统。
背景技术
在变电站的直流蓄电池模组中，每个蓄电池都需要一个采集模块，并将采集数据通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)通讯上传至通讯总线，蓄电池监控单元通过通讯总线收集数据来得到每个蓄电池单体采集模块的采样等监控数据。这种通讯需要每个模块的通讯地址都不同；单体采集模块通讯地址按照蓄电池在母线中的位置递增或递减编号，方便后续故障定位和排查；由于通讯采用的是总线方式，因此，一般软件方式的自动编码地址的递增或递减关系与蓄电池物理位置并不能一一对应。这样就导致即使模块报了故障给监控后台，也不能找到是哪个模块对应的蓄电池故障。
目前，针对变电站的蓄电池单体采集模块需要设置通讯地址的需求，一般都需要专门设计通讯地址设置设备。然而，蓄电池单体采集模块的通讯地址需要按照物理位置进行编号，这个通讯地址编号需要手动设置，必要时还需要借用一套专用设备进行逐一设置，基于变电站的电池模组的规模较大，通常需要设置几十个到几百个模块不等，现场调试耗费时间较多。
因此，对于蓄电池单体采集模块而言，如何设置满足上述需求的通讯地址，且避免逐一手动设置，已成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法及电池管理系统，用于解决上述技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，包括：
对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址；
各蓄电池单体采集模块分别采样所监控的单体蓄电池的正极和直流母线的负极之间的电压值；
将采样的电压值按照临时通讯地址上传至蓄电池监控单元；
各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址；所述自动编码地址为蓄电池监控单元按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成。
可选地，所述蓄电池单体采集模块电连接有隔离电源，所述隔离电源的GND端通过控制开关K1与直流母线的负极电连接；
所述蓄电池单体采集模块中集成有自动编码电路；所述自动编码电路包括MCU内置ADC和用于采样单体蓄电池的正极和直流母线的负极之间的电压值的运放采样电路；所述运放采样电路和所述MCU内置ADC之间还电连接有控制开关K2；
所述对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，并设为各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址之前，还包括：
闭合控制开关K1，使所述隔离电源的GND端和所述直流母线的负极连通；
所述蓄电池单体采集模块等待所述蓄电池监控单元下发自动编码命令，并在收到所述自动编码命令后，切换所述控制开关K2的开关状态，使所述运放采样电路与所述MCU内置ADC连通。
可选地，所述运放采样电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端通过X个负载电阻电连接单体蓄电池的正极，运算放大器U1的负输入端通过Y个负载电阻电连接所述隔离电源的GND端，运算放大器U1的输出端通过电阻R3电连接运算放大器U1的负输入端；运算放大器U1的输出端还电连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端电连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端电连接所述自动编码电路的电路内部GND端；所述MCU内置ADC并联在电阻R1的两端。
其中，X、Y均大于等于1。
可选地，所述控制开关K2的第一正接线端电连接单体蓄电池的正极，所述控制开关K2的第一负接线端电连接单体蓄电池的负极；所述控制开关K2的第二正接线端电连接所述运算放大器U1的输出端，所述控制开关K2的第二负接线端电连接所述电路内部GND端；所述控制开关K2的第一控制端电连接电阻R2的一端，所述控制开关K2的第二控制端电连接电阻R1的另一端；
当所述控制开关K2处于设定的初始状态时，所述第一控制端与所述第一正接线端连通，所述第二控制端与所述第一负接线端连通；切换所述控制开关K2的开关状态，则所述第一控制端与所述第二正接线端连通，所述第二控制端与所述第二负接线端连通。
可选地，各所述蓄电池单体采集模块和所述蓄电池监控单元通过通讯总线连接；
所述各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址，具体包括：
各所述蓄电池单体采集模块通过通讯总线从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址；
将获取的自动编码地址替换所述临时通讯地址，设为正式通讯地址。
可选地，所述各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址之后，还包括：
断开所述控制开关K1，使所述隔离电源的GND端和所述直流母线的负极断开连接；
使所述控制开关K2回复至切换前的状态，使所述运放采样电路与所述MCU内置ADC断开连接。
可选地，所述对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址，具体包括：
采用预定的软件算法对各所述蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成对应各所述蓄电池单体采集模块的随机编码地址；
将所述蓄电池单体采集模块的通讯地址暂时设为对应的随机编码地址，作为所述蓄电池单体采集模块的临时通讯地址；
其中，各所述随机编码地址均不相同。
第二方面，本发明还提供了一种电池管理系统，包括蓄电池监控单元和用于分别监控电池模组中的各单体蓄电池的状态信息的若干蓄电池单体采集模块，所述蓄电池单体采集模块和所述蓄电池监控单元通过通讯总线连接；所述蓄电池单体采集模块采用上述的蓄电池单体采集模块的地址设置方法设置通讯地址。
可选地，所述电池模组包括通过所述直流母线串联的多个所述单体蓄电池；每个所述单体蓄电池的两端均并联有一所述蓄电池单体采集模块；
所述蓄电池监控单元用于根据上传的电压值，按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成对应的自动编码地址；还用于将生成的自动编码地址通过通讯总线对应下发至对应的各所述蓄电池单体采集模块中。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：利用电池模组中单体蓄电池的正极和母线的负极间的电压差和单体蓄电池的位次间存在正比或反比的规律，将蓄电池单体采集模块的物理位置和通讯地址进行了关联；通过随机地址编码建立临时通讯地址的方式，先将上述电压值上传以供蓄电池监控单元进行自动地址编码，按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码，获得能反映蓄电池单体采集模块的物理位置的通讯地址，整个过程无需手动设置通讯地址或通讯地址编号，节省大量现场调试时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电池管理系统的通讯原理图；
图2为本发明实施例提供的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种自动编码电路图。
图中：
10、蓄电池单体采集模块；11、自动编码电路；20、隔离电源；30、蓄电池监控单元；40、直流母线。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电池管理系统的通讯原理图。
该电池管理系统包括蓄电池监控单元30和用于分别监控电池模组中的各单体蓄电池的状态信息的若干蓄电池单体采集模块10，所述蓄电池单体采集模块10和所述蓄电池监控单元30通过通讯总线连接；
本实施例中，所述电池模组包括通过所述直流母线40串联的多个所述单体蓄电池；每个所述单体蓄电池的两端均并联有一所述蓄电池单体采集模块10；
所述蓄电池监控单元30用于按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成对应的自动编码地址；还用于将生成的自动编码地址通过通讯总线对应下发至对应的各所述蓄电池单体采集模块10中。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种蓄电池单体采集模块10的地址设置方法流程图。
该址设置方法具体包括：
步骤130、对各蓄电池单体采集模块10进行随机地址编码，生成各蓄电池单体采集模块10的临时通讯地址。
本步骤具体包括：
先采用预定的软件算法对各所述蓄电池单体采集模块10进行随机地址编码，生成对应各所述蓄电池单体采集模块10的随机编码地址；
将所述蓄电池单体采集模块10的通讯地址暂时设为对应的随机编码地址，作为蓄电池单体采集模块10的临时通讯地址；
本步骤中，各所述随机编码地址均不相同。
需要说明的是，本步骤中，采用软件算法进行随机地址编码的具体原理为现有技术，因此，其具体实施细节于此不再赘述。
步骤140、各蓄电池单体采集模块10分别采样所监控的单体蓄电池的正极和直流母线40的负极之间的电压值。
本步骤中，因为电池模组中单体蓄电池的正极和母线的负极间的电压值和单体蓄电池的位次间存在正比或反比的规律；在图1中，按照从左到右的顺序，采集到的电压值应为递增的规律，对应的是，在图1中，蓄电池单体采集模块10的物理编号越大，采集到的电压值越大。正式基于上述规律，申请人能将各其将蓄电池单体采集模块的物理位置和通讯地址进行关联。
步骤150、将采样的电压值按照临时通讯地址上传至蓄电池监控单元30。
各蓄电池单体采集模块10分别将采样的电压值按照临时通讯地址上传至通讯总线，进而蓄电池监控单元30通过通讯总线接收到各蓄电池单体采集模块10采样的电压值。
步骤160、各蓄电池单体采集模块10从蓄电池监控单元30获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址。
蓄电池监控单元30接收到各蓄电池单体采集模块10采样的电压值后，会根据预先设定的需求按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成自动编码地址；
为便于理解，在本实施例图1所示的应用背景下，本步骤将按照电压值从小到大自动进行地址递增的原则编码生成自动编码地址；正式通讯地址的设置方法为：
各所述蓄电池单体采集模块10通过通讯总线从蓄电池监控单元30获取对应的自动编码地址；
将获取的自动编码地址替换之前设置的临时通讯地址，作为正式通讯地址，作为后续的通讯地址。
本步骤按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码，获得能反映蓄电池单体采集模块的物理位置的通讯地址，整个过程无需手动设置通讯地址或通讯地址编号，节省大量现场调试时间。
请继续参考图3，图3为本发明实施例提供的一种自动编码电路图。
具体的，所述蓄电池单体采集模块10电连接有隔离电源20，所述隔离电源20的GND端通过控制开关K1与直流母线40的负极电连接；
所述蓄电池单体采集模块10中集成有自动编码电路11；所述自动编码电路11包括MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)内置ADC(analog to digital converter，模拟数字转换器)和用于采样单体蓄电池的正极和直流母线40的负极之间的电压值的运放采样电路；所述运放采样电路和所述MCU内置ADC之间还电连接有控制开关K2。
具体的，所述运放采样电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端通过X个负载电阻电连接单体蓄电池的正极，运算放大器U1的负输入端通过Y个负载电阻电连接所述隔离电源的GND端，运算放大器U1的输出端通过电阻R3电连接运算放大器U1的负输入端；运算放大器U1的输出端还电连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端电连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端电连接所述自动编码电路的电路内部GND端；所述MCU内置ADC并联在电阻R1的两端。其中，X、Y均大于等于1。
所述控制开关K2的第一正接线端电连接单体蓄电池的正极，所述控制开关K2的第一负接线端电连接单体蓄电池的负极；所述控制开关K2的第二正接线端电连接所述运算放大器U1的输出端，所述控制开关K2的第二负接线端电连接所述电路内部GND端；所述控制开关K2的第一控制端电连接电阻R2的一端，所述控制开关K2的第二控制端电连接电阻R1的另一端；
当所述控制开关K2处于设定的初始状态时，所述第一控制端与所述第一正接线端连通，所述第二控制端与所述第一负接线端连通；切换所述控制开关K2的开关状态，则所述第一控制端与所述第二正接线端连通，所述第二控制端与所述第二负接线端连通。
在步骤130之前，还包括：
步骤100、闭合控制开关K1，使隔离电源20的GND端和直流母线40的负极连通；
步骤110、蓄电池单体采集模块10实时监测是否收到蓄电池监控单元30下发的自动编码命令，若是，执行步骤S120；否则，继续实时监测是否收到蓄电池监控单元30下发的自动编码命令。
本步骤中，蓄电池监控单元30会监控控制开关K1的开关状态，当控制开关K1被闭合，蓄电池监控单元30会通过通讯总线向各蓄电池单体采集模块10下发自动编码命令；
于此同时，蓄电池单体采集模块10会等待所述蓄电池监控单元下发自动编码命令，并在收到所述自动编码命令后，切换所述控制开关K2的开关状态，使所述运放采样电路与所述MCU内置ADC连通。
并在步骤160之后，还包括：
步骤170、断开控制开关K1，使隔离电源的GND端和直流母线的负极断开连接。
蓄电池监控单元30在生产自动编码地址并将其下发到通讯总线后，会继续保持通讯中断一端时间后再按照正式通讯地址进行通讯。此后，断开控制开关K1，使隔离电源20的GND端和直流母线40的负极断开连接。
步骤180、使控制开关K2回复至切换前的状态，使运放采样电路与MCU内置ADC断开连接。
断开控制开关K1后，再将控制开关K2回复至切换前的状态，使运放采样电路与MCU内置ADC断开连接，至此，蓄电池单体采集模块10退出编码用电压采样模式，进入正常的工作模式，实时监控电池模组的工作状态数据。
需要说明的是，本实施例利用不同位置单体蓄电池的正极和直流母线的负极直接的电压差递增的规律设计实现了本实施例的通讯地址自动编码功能，并给出了实现上述功能的一种具体的自动编码电路11，但文中所述的自动编码电路11的具体结构并不能用于限制本申请的保护范围，可以理解的是，其他利用了该规律进行电路的替换设计或优化设计，均应在本发明的保护范围之内。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，包括：
对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址；
各蓄电池单体采集模块分别采样所监控的单体蓄电池的正极和直流母线的负极之间的电压值；
将采样的电压值按照临时通讯地址上传至蓄电池监控单元；
各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址；所述自动编码地址为蓄电池监控单元按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，所述蓄电池单体采集模块电连接有隔离电源，所述隔离电源的GND端通过控制开关K1与直流母线的负极电连接；
所述蓄电池单体采集模块中集成有自动编码电路；所述自动编码电路包括MCU内置ADC和用于采样单体蓄电池的正极和直流母线的负极之间的电压值的运放采样电路；所述运放采样电路和所述MCU内置ADC之间还电连接有控制开关K2；
所述对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，并设为各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址之前，还包括：
闭合控制开关K1，使所述隔离电源的GND端和所述直流母线的负极连通；
所述蓄电池单体采集模块等待所述蓄电池监控单元下发自动编码命令，并在收到所述自动编码命令后，切换所述控制开关K2的开关状态，使所述运放采样电路与所述MCU内置ADC连通。
3.根据权利要求2所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，所述运放采样电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端通过X个负载电阻电连接单体蓄电池的正极，运算放大器U1的负输入端通过Y个负载电阻电连接所述隔离电源的GND端，运算放大器U1的输出端通过电阻R3电连接运算放大器U1的负输入端；运算放大器U1的输出端还电连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端电连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端电连接所述自动编码电路的电路内部GND端；所述MCU内置ADC并联在电阻R1的两端。
其中，X、Y均大于等于1。
4.根据权利要求3所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，所述控制开关K2的第一正接线端电连接单体蓄电池的正极，所述控制开关K2的第一负接线端电连接单体蓄电池的负极；所述控制开关K2的第二正接线端电连接所述运算放大器U1的输出端，所述控制开关K2的第二负接线端电连接所述电路内部GND端；所述控制开关K2的第一控制端电连接电阻R2的一端，所述控制开关K2的第二控制端电连接电阻R1的另一端；
当所述控制开关K2处于设定的初始状态时，所述第一控制端与所述第一正接线端连通，所述第二控制端与所述第一负接线端连通；切换所述控制开关K2的开关状态，则所述第一控制端与所述第二正接线端连通，所述第二控制端与所述第二负接线端连通。
5.根据权利要求2所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，各所述蓄电池单体采集模块和所述蓄电池监控单元通过通讯总线连接；
所述各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址，具体包括：
各所述蓄电池单体采集模块通过通讯总线从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址；
将获取的自动编码地址替换所述临时通讯地址，设为正式通讯地址。
6.根据权利要求2所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，所述各蓄电池单体采集模块从蓄电池监控单元获取对应的自动编码地址，并设为正式通讯地址之后，还包括：
断开所述控制开关K1，使所述隔离电源的GND端和所述直流母线的负极断开连接；
使所述控制开关K2回复至切换前的状态，使所述运放采样电路与所述MCU内置ADC断开连接。
7.根据权利要求1所述的一种蓄电池单体采集模块的地址设置方法，其特征在于，所述对各蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成各蓄电池单体采集模块的临时通讯地址，具体包括：
采用预定的软件算法对各所述蓄电池单体采集模块进行随机地址编码，生成对应各所述蓄电池单体采集模块的随机编码地址；
将所述蓄电池单体采集模块的通讯地址暂时设为对应的随机编码地址，作为所述蓄电池单体采集模块的临时通讯地址；
其中，各所述随机编码地址均不相同。
8.一种电池管理系统，包括蓄电池监控单元和用于分别监控电池模组中的各单体蓄电池的状态信息的若干蓄电池单体采集模块，所述蓄电池单体采集模块和所述蓄电池监控单元通过通讯总线连接；其特征在于，所述蓄电池单体采集模块采用如权利要求1至7中任意一项所述的蓄电池单体采集模块的地址设置方法设置通讯地址。
9.根据权利要求8所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池模组包括通过所述直流母线串联的多个所述单体蓄电池；每个所述单体蓄电池的两端均并联有一所述蓄电池单体采集模块；
所述蓄电池监控单元用于根据上传的电压值，按照电压值从小到大自动进行地址递增或地址递减的原则编码生成对应的自动编码地址；还用于将生成的自动编码地址通过通讯总线对应下发至对应的各所述蓄电池单体采集模块中。
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