CN115242652A - 一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，所述网络拓扑装置包括主BMS电池管理系统、从BMS电池管理系统、采样模块CMU、通信协议转换器和仪表显示模块，所述主BMS电池管理系统通过CAN通讯总线与所述从BMS电池管理系统通讯连接，所述从BMS电池管理系统与所述采样模块CMU之间通过菊花链方式通讯连接，所述采样模块CMU电信连接有电池簇，在所述主BMS电池管理系统及从BMS电池管理系统的CAN通讯总线上接入所述通信协议转换器，将通讯数据信息进行转换并通过所述仪表显示模块显示。本发明在保证每簇电池系统的软硬件功能一致下，采用不同配置字，实现电池簇平台化的管理，满足控制器的刷写诊断要求，降低从BMS电池管理系统的开发和管理成本。
Description
技术领域
本发明属于电池管理系统技术领域，特别涉及一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置。
背景技术
随着人们对环境的要求越来越高, 锂电池除了电动汽车领域以外，在电力储能、电动船舶等领域也得到了越来越广泛的应用。由于锂电池的容量要求越来越大，多簇电池并联方案成为一种很好的解决方案。
多簇电池并联要求更加复杂的电池管理系统，有的指定一簇电池的管理系统为主控制系统，通过局域网络与其他簇的电池管理系统进行信息交互并控制，实现上下电、充电等功能。
对于多簇电池并联的电池管理系统，如果指定一簇电池的管理系统为主控制系统，则此管理系统除了负责自身的电池系统管理以外还要与其他簇的电池管理系统进行信息交互并控制。这样对此主控制系统的软硬件开发要求较高，且此管理系统一般都安装在电池簇内，不方便维护更新。
对于多层电池管理系统，每簇电池系统的软硬件功能都是一致。现有方案中并未详细指出如何实现在区分簇电池信息的同时满足控制器的诊断刷写要求，且通过总电池管理系统实现与显示屏的信息交互并显示，增加了总电池管理系统的软件负担，并未充分利用CAN通信的优点。
此外，对于电芯数据的传输，当前都是采用CAN通信，此方式的成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，使用该网络拓扑装置后，采用菊花链的方式进行电芯数据的传输，降低了系统物料成本，为降低电池簇的开发及管理成本，在保证每簇电池系统的软硬件功能基本一致的前提下，实现簇电池信息的CAN通讯并满足控制器的刷写诊断要求，为降低主、从BMS电池管理系统的软件负担，充分利用CAN通信的特征，实现电池系统信息的显示，通过写入配置字的方式，可以实现电池簇平台化的管理，降低从BMS电池管理系统的开发和管理成本，在主、从BMS电池管理系统交互的CAN网络上收集显示的数据以及由主BMS电池管理系统统一接送外部的需求，降低了整个系统的的软件开发和维护的周期与成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，所述网络拓扑装置包括主BMS电池管理系统、从BMS电池管理系统、采样模块CMU、通信协议转换器和仪表显示模块，所述主BMS电池管理系统通过CAN通讯总线与所述从BMS电池管理系统通讯连接，所述从BMS电池管理系统与所述采样模块CMU之间通过菊花链方式通讯连接，所述采样模块CMU电信连接有电池簇，在所述主BMS电池管理系统及从BMS电池管理系统的CAN通讯总线上接入所述通信协议转换器，将通讯数据信息进行转换并通过所述仪表显示模块显示。
本发明为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，所述从BMS电池管理系统设置有继电器，通过所述从BMS电池管理系统对所述继电器进行控制，执行电池簇的高压上电或高压下电。
进一步地说，所述主BMS电池管理系统与快充端口通过CAN通讯总线交互通信，识别出高压上电需求、高压下电需求或充电需求，根据所述从BMS电池管理系统的识别状态，所述主BMS电池管理系统发送指令要求给所述从BMS电池管理系统，实现电池簇的高压接入到高压母线或高压从高压母线上断开。
进一步地说，所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均设置有CAN通讯诊断刷新接口，所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均通过所述CAN通讯诊断刷新接口与上位机建立通信连接，所述上位机能够对所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统执行故障诊断及软件刷新。
进一步地说，所述采样模块CMU采集电芯数据并估算电池簇的状态，将采集的电芯数据及电池簇的状态反馈至所述从BMS电池管理系统，所述从BMS电池管理系统与所述主BMS电池管理系统之间进行数据交互处理。
进一步地说，所述电芯数据为可用充放电功率和可用电能量。
进一步地说，所述从BMS电池管理系统设置有多个，多个所述从BMS电池管理系统皆通过CAN通讯总线与所述主BMS电池管理系统建立通讯连接，每一所述从BMS电池管理系统均通过菊花链方式电性连接多个所述采样模块CMU。
进一步地说，若每一所述从BMS电池管理系统均采用同一版本的控制软件，则通过对控制软件采用不同配置字，来识别发送CAN信号的ID，以此来区分不同电池簇的从BMS电池管理系统的数据；
以电芯电压信号为例，在从控BMS1电池管理系统里写入配置字为1，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x101；在从控BMS2电池管理系统里写入配置字为2，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x201；在从控BMS3电池管理系统里写入配置字为3，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x301；如有更多的电池簇并联，则以此类推，设置CAN信号的ID，以区分不同电池簇BMS的数据。
进一步地说，若每一所述从BMS电池管理系统均采用不同版本的控制软件，则无需对控制软件采用不同配置字，所述从BMS电池管理系统在CAN网络上信号帧ID上彼此不相同。
进一步地说，所述电池簇为并联电池簇。
本发明的有益效果是：
本发明采用菊花链的方式进行电芯数据的传输，降低了系统物料成本，为降低电池簇的开发及管理成本，在保证每簇电池系统的软硬件功能基本一致的前提下，实现簇电池信息的CAN通讯并满足控制器的刷写诊断要求，为降低主、从BMS电池管理系统的软件负担，充分利用CAN通信的特征，实现电池系统信息的显示，通过写入配置字的方式，可以实现电池簇平台化的管理，降低从BMS电池管理系统的开发和管理成本，在主、从BMS电池管理系统交互的CAN网络上收集显示的数据以及由主BMS电池管理系统统一接送外部的需求，降低了整个系统的的软件开发和维护的周期与成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明所述一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置的架构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：
一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，如图1所示，在图1中将主BMS电池管理系统简写为“主控BMS”，从BMS电池管理系统简写为“从控BMS”，采样模块CMU简写为“CMU”，CAN通讯总线简写为“CAN”，所述网络拓扑装置包括主BMS电池管理系统、从BMS电池管理系统、采样模块CMU、通信协议转换器和仪表显示模块，所述主BMS电池管理系统通过CAN通讯总线与所述从BMS电池管理系统通讯连接，所述从BMS电池管理系统与所述采样模块CMU之间通过菊花链方式通讯连接，所述采样模块CMU电信连接有电池簇，在所述主BMS电池管理系统及从BMS电池管理系统的CAN通讯总线上接入所述通信协议转换器，将通讯数据信息进行转换并通过所述仪表显示模块显示。
在本实施例中，进一步地说，所述从BMS电池管理系统设置有继电器，通过所述从BMS电池管理系统对所述继电器进行控制，执行电池簇的高压上电或高压下电。
在本实施例中，进一步地说，所述主BMS电池管理系统与快充端口通过CAN通讯总线交互通信，识别出高压上电需求、高压下电需求或充电需求，根据所述从BMS电池管理系统的识别状态，所述主BMS电池管理系统发送指令要求给所述从BMS电池管理系统，实现电池簇的高压接入到高压母线或高压从高压母线上断开。
在本实施例中，进一步地说，所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均设置有CAN通讯诊断刷新接口，所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均通过所述CAN通讯诊断刷新接口与上位机建立通信连接，所述上位机能够对所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统执行故障诊断及软件刷新。
在本实施例中，进一步地说，所述采样模块CMU采集电芯数据并估算电池簇的状态，将采集的电芯数据及电池簇的状态反馈至所述从BMS电池管理系统，所述从BMS电池管理系统与所述主BMS电池管理系统之间进行数据交互处理。
在本实施例中，更进一步地说，所述电芯数据为可用充放电功率和可用电能量。
在本实施例中，进一步地说，所述从BMS电池管理系统设置有多个，多个所述从BMS电池管理系统皆通过CAN通讯总线与所述主BMS电池管理系统建立通讯连接，每一所述从BMS电池管理系统均通过菊花链方式电性连接多个所述采样模块CMU。
在本实施例中，更进一步地说，若每一所述从BMS电池管理系统均采用同一版本的控制软件，则通过对控制软件采用不同配置字，来识别发送CAN信号的ID，以此来区分不同电池簇的从BMS电池管理系统的数据。
在本实施例中，更进一步地说，若每一所述从BMS电池管理系统均采用不同版本的控制软件，则无需对控制软件采用不同配置字，所述从BMS电池管理系统在CAN网络上信号帧ID上彼此不相同。
在本实施例中，进一步地说，所述电池簇为并联电池簇。
本发明的工作过程和工作原理如下：
每个电池簇由一个从BMS电池管理系统负责管理，采用菊花链的方式收集电芯的相关数据，并估算电池簇的状态，包括可用充放电功率、可用能量等；
由一个单独的主BMS电池管理系统通过CAN通讯总线与从BMS电池管理系统进行通信，管理电池簇的上、下电；
主BMS电池管理系统与从BMS电池管理系统均单独预留一路CAN通讯诊断刷新接口，与上位机通信，实现系统的诊断及软件刷新；
为降低软件开发和维护成本，从控BMS的软件基本采用同一版本软件，软件通过不同配置字，区分发送CAN信号的ID。以电芯电压信号为例，在从控BMS1里写入配置字为1，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x101。在从控BMS2里写入配置字为2，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x201。在从控BMS3里写入配置字为3，则发送电芯电压信号的CAN ID可以设置为0x301。如有更多的电池簇并联，则以此类推，设置CAN信号的ID，通过不同配置字实现从BMS电池管理系统在CAN网络上信号帧ID的差异。
在主BMS电池管理系统与从BMS电池管理系统通信的CAN网络上，接入一个通讯协议转化器，为满足不同通信协议的显示屏需求，通过通信协议转换器模块，把主、从BMS电池管理系统通信CAN的数据转给显示屏进行显示。如果显示屏本身支持CAN通信，则可接入到BMS通信CAN，接收相关显示的数据。
由于从控BMS采用相同的软件，上位机如果想要对某个从控BMS进行诊断或者软件刷新，则要求有单独的诊断刷新接口，跟上位机通信。
系统要求从控BMS具备单独的一套继电器控制功能，可控制实现电池簇的高压接入到高压母线或者从高压母线断开。在此基础上，主控BMS负责对外交互，识别到上下高压、充电等需求，根据从控BMS的状态，发送指令要求从控BMS实现电池簇的高压接入到高压母线或者从高压母线断开。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述网络拓扑装置包括主BMS电池管理系统、从BMS电池管理系统、采样模块CMU、通信协议转换器和仪表显示模块，所述主BMS电池管理系统通过CAN通讯总线与所述从BMS电池管理系统通讯连接，所述从BMS电池管理系统与所述采样模块CMU之间通过菊花链方式通讯连接，所述采样模块CMU电信连接有电池簇，在所述主BMS电池管理系统及从BMS电池管理系统的CAN通讯总线上接入所述通信协议转换器，将通讯数据信息进行转换并通过所述仪表显示模块显示。
2.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述从BMS电池管理系统设置有继电器，通过所述从BMS电池管理系统对所述继电器进行控制，执行电池簇的高压上电或高压下电。
3.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述主BMS电池管理系统与快充端口通过CAN通讯总线交互通信，识别出高压上电需求、高压下电需求或充电需求，根据所述从BMS电池管理系统的识别状态，所述主BMS电池管理系统发送指令要求给所述从BMS电池管理系统，实现电池簇的高压接入到高压母线或高压从高压母线上断开。
4.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均设置有CAN通讯诊断刷新接口，所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统均通过所述CAN通讯诊断刷新接口与上位机建立通信连接，所述上位机能够对所述主BMS电池管理系统与所述从BMS电池管理系统执行故障诊断及软件刷新。
5.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述采样模块CMU采集电芯数据并估算电池簇的状态，将采集的电芯数据及电池簇的状态反馈至所述从BMS电池管理系统，所述从BMS电池管理系统与所述主BMS电池管理系统之间进行数据交互处理。
6.根据权利要求5所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述电芯数据为可用充放电功率和可用电能量。
7.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述从BMS电池管理系统设置有多个，多个所述从BMS电池管理系统皆通过CAN通讯总线与所述主BMS电池管理系统建立通讯连接，每一所述从BMS电池管理系统均通过菊花链方式电性连接多个所述采样模块CMU。
8.根据权利要求7所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：若每一所述从BMS电池管理系统均采用同一版本的控制软件，则通过对控制软件采用不同配置字，来识别发送CAN信号的ID，以此来区分不同电池簇的从BMS电池管理系统的数据。
9.根据权利要求7所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：若每一所述从BMS电池管理系统均采用不同版本的控制软件，则无需对控制软件采用不同配置字，所述从BMS电池管理系统在CAN网络上信号帧ID上彼此不相同。
10.根据权利要求1所述的一种多簇电池包管理系统的网络拓扑装置，其特征在于：所述电池簇为并联电池簇。
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