CN115379307A - 一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法 - Google Patents

一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法 Download PDF

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方兰兰
陈锐
张建利
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石熊峰
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Abstract

本发明公开了一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，根据不同电池箱的串并联排布，确定需要采集单体电池的数量信息；确定各电池箱内采集模块的数量，结合各采集模块采集信息的周期计算出电池箱内总的数据量，从而确定可扩展的通信基数；根据电池单体信息采集模的功能需要，电池箱内均采用一个带MCU的电池单体信息采集模，连接多个可扩展的基本采集模块，采集模块间直接拼接方式进行；最终将所有单体电池信息采集完成，通过CAN通信的方式将所有收集并进行处理后的数据发送到BMS主控模块，用于对电池系统运行情况的判断。本发明通在对目前通信方式存在抗干扰性差，故障率高等问题进行解决。

Description

一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法
技术领域
本发明涉及动力电池管理领域，特别涉及一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法。
背景技术
随着新能源的发展，动力电池在各领域广泛使用，因此动力电池系统在使用过程中的安全、稳定就变得更为重要。动力电池长时间处于持续充放电过程中，在使用过程中出现电池信息采集通信系统异常，会影响到电池系统正常运行，因此动力电池在高频度的使用中的单体信息采集通信就更加重要。
由于目前数据采集芯片的高度集成化，通信方式的多样化，为了简化采集模块的设计、同时也是为了提高安装效率和降低成本，很多动力电池系统采集模块采用了新的通信方式。由于多个电池箱安装不能集中，通信线束过长或有强干扰源情况，因此也带来了很多通信故障，例如通信数据丢失、中断、异常跳变等问题。
需要提高动力电池信息采集通信装置的可靠性、稳定性，能够实时、有效的采集到动力电池在运行过程中的有效数据进行通信交互，使动力电池系统运行更安全。
经过对主流采集芯片的通信方式的研究，在研究中发现对目前的通信方式结合实际应用情况，对采集装置通信方式从新设计、架构，以解决当前通信存在的问题。
发明内容
本发明目的是：提供一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，主要解决在电池箱分布安装，受环境因素影响情况下，带来的通信异常，从而导致电池系统采集单体信息数据不可信的情况，防止通信异常对电池系统运行造成的不利影响，影响动力电池系统的正常使用。
本发明的技术方案是：
一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，包括步骤：
S1、根据不同电池箱的串并联排布，确定需要采集单体电池的数量信息；
将电池单体信息采集模块，与电池箱内的电池进行匹配，确定好采集通道的情况；
S2、确定各电池箱内采集模块的数量，结合各采集模块采集信息的周期计算出电池箱内总的数据量，从而确定可扩展的通信基数；
S3、根据电池单体信息采集模的功能需要，电池箱内均采用一个带MCU的电池单体信息采集模，连接多个可扩展的基本采集模块，采集模块间直接拼接方式进行；
S4、最终将所有单体电池信息采集完成，将所有收集并进行处理后的数据发送到BMS主控模块，用于对电池系统运行情况的判断。
优选的，步骤S3中，根据不同电池系统电量配置，确定好电池箱内的采集模块数量和电池箱内的采集单体数据情况，并结合外部环境因素，确定是否采取电池箱之间通信扩展。
优选的，步骤S3中，电池箱与电池箱之间通信的扩展，根据电池箱之间的安装位置和外部通信线设计的长短确定，再根据综合计算得出可扩展情况。
优选的，步骤S1中，根据电池箱电量设计，电池单体通过串并联的方式排布在电池箱内，电池信息采集模块与单体电池需要采集通道进行匹配，并根据采集模块的通道多少，设计出最优采集方案，将电池采集通道对各单体的数据进行采集。
优选的，步骤S2中，电池采集模块确定好以后，选择电池箱内采集模块的通信方案，在单电池箱内，采用主采集模块搭配从采集模块的方式，单个电池箱内主采集模块通过选用采集芯片自带通信方式，连接诺干个从采集模块。
优选的，步骤S3中，电池箱与电池箱之间的通信方式选择根据电池系统的配置情况、电池箱的安装位置以及周围的电磁环境来决定，独立采用CAN通信方式，或采用从采集模块扩展通信的方式。
优选的，步骤S4中，根据电池箱的通信形式变化，将所有电池单体信息汇集后以CAN通信的方式发送到电池系统主控模块上进行判断，控制电池系统充放电功能。
有益效果：
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1．本发明设计主要用于电池系统通信功能，通过对电池箱内的单体信息采集模块通信方式及电池箱之间的通信方式进行架构。在对目前通信方式存在抗干扰性差，故障率高等问题进行解决。
2、本发明重新设计的通信方式，在电池箱内采用主采集模块配合从采集模块的方式，从采集模块不在需要MCU和周围电路，大大降低了成本，同时采集模块间安装在一个区域内也不会影响通信质量，保证了电池箱内的单体数据采集的可靠性；同时从采集模块也具备通信扩展功能，在外部条件允许的情况下，与之相邻的电池箱内也可以全部使用采集芯片专用通信方式进行扩展，一个含有主采集模块的电池箱带多个安装从采集模块的电池箱，可以降低成本，同时在安装上也更加灵活多变。
3、本发明在把电池箱内的单体数据采集包括有扩展的电池箱内单体数据采集，统一通过主采集模块处理后，通过CAN通信到主控模块。CAN通信是成熟且抗干扰性好，允许有大量数据通行的通信方式。
4、本发明采用新搭建的电池单体信息采集通信方式，大大提高了通信稳定性、可靠性，保证了单体电池信息采集后数据正常传输，避免出现通信故障，电池系统更加安全运行。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为动力电池通信架构系统框图；
图2为动力电池单体信息采集通信装置的设计流程图；
图3为是实施例中动力电池通信架构系统原理图。
具体实施方式
如图1所示，电池单体信息采集通信，在各采集模块将电池单体信息采集完成以后，通过数据处理，将电池运行过程中的数据传送到主控制器中进行处理。通信系统架构的建立基于电池箱内需要采集单体信息的数量及数据传输时间要求。在满足设计需要的情况下，可以根据实际情况综合考虑，配置底层到通信层的框架，在根据周围环境等因素搭建底层系统的整体通信网络。
如图2所示，本发明的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，要通过对通信方式的研究，在单体电池信息采集模块将电池信息收集后，将数据发送到MCU进行处理，并且通信根据实际情况可扩展。包括以下步骤。
S1、根据不同电池箱的串并联排布，确定需要采集单体电池需要采集的数量信息，通常需要采集的主要信息包括单体电池的电压、温度等；
将已设计好的电池单体信息采集模块，与电池箱内的电池进行匹配，确定好采集通道的情况；
S2、设计好需要采集电池单体信息的数量和单个采集模块后，可以确定各不同配置电池箱内采集模块的数量，结合各芯片采集信息的周期可以计算出电池箱内的数据量，从而确定可扩展的通信基数。
S3、根据采集模块的功能设计，电池箱内均采用一个带MCU采集模块，连接多个可扩展基本采集模块，采用模块间直接拼接方式进行；
根据不同电池系统电量配置，确定好电池箱内的采集模块数量和电池箱内的采集单体数据情况，并结合外部环境因素，确定是否采取电池箱之间通信扩展；
S4、电池箱与电池箱之间通信的扩展，主要根据电池箱之间的安装位置和外部通信线设计的长短确定。电池箱之间的的位置比较接近、紧挨或者外部线束设计很短，在根据综合计算得出可扩展情况；
S5、当动力电池单体信息采集通信模块在电池箱内或者电池箱之间确定好后，最终将所有单体电池信息采集完成，通过CAN通信的方式将所有收集并进行处理后的数据发送到BMS主控模块，用于对电池系统运行情况的判断。
本发明的总体通信方式设计，主要通过对通信方式的研究，在单体电池信息采集模块将电池信息收集后，将数据发送到MCU进行处理，并且通信根据实际情况可扩展。
1、根据电池箱电量设计，电池单体通过串并联的方式排布在电池箱内，电池信息采集模块与单体电池需要采集通道进行匹配，并根据采集模块的通道多少，设计出最优采集方案，将电池采集通道对各单体的数据进行采集；
2、电池采集模块确定好以后，选择电池箱内采集模块的通信方案，在单电池箱内，采用主采集模块搭配从采集模块的方式，单个电池箱内主采集模块可以通过选用采集芯片自带通信方式，连接诺干个从采集模块，达到单电池箱内不需要所有采集板都配MCU的方式；
3、电池箱与电池箱之间的通信方式选择根据电池系统的配置情况、电池箱的安装位置以及周围的电磁环境来决定，电池箱之间可以独立采用CAN通信方式，也可以采用从采集模块扩展通信的方式，主要根据通信抗干扰能力和稳定性决定；
4、电池单体的运行数据决定电池系统是否能够正常使用，电池单体信息在电池系统中是非常重要的，因此电池箱的通信形式在电池系统中的也非常关键。根据电池箱的通信形式变化，将所有电池单体信息汇集后以CAN通信的方式发送到电池系统主控模块上进行判断，控制电池系统充放电功能。
如图3所示，本实施例的电池系统通信拓扑由一个含主采集模块的电池箱，配合诺干个只有从采集模块的通信方式。在电池箱集中安装的情况下，通信上对从采集模块通信方式进行扩展，在电池箱与电池箱之间通信扩展。采取通信扩展可以把电池箱内采集模块成本降低，同时在电池箱的安装上更加灵活多变。
电池箱内部采集模块通信及通信扩展采用芯片专用通信方式，底层采集模块在设计上采用模块化的设计思路，核心通信模块增加MCU，总体设计在降低成本的同时在安装上更加方便，除需要对核心通信电池箱需要明确标注外，其他电池箱内的单体采集模块安装则更加方便，通信连接上也更加方便。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，包括步骤：
S1、根据不同电池箱的串并联排布，确定需要采集单体电池的数量信息；
将电池单体信息采集模块，与电池箱内的电池进行匹配，确定好采集通道的情况；
S2、确定各电池箱内采集模块的数量，结合各采集模块采集信息的周期计算出电池箱内总的数据量，从而确定可扩展的通信基数；
S3、根据电池单体信息采集模的功能需要，电池箱内均采用一个带MCU的电池单体信息采集模，连接多个可扩展的基本采集模块，采集模块间直接拼接方式进行；
S4、最终将所有单体电池信息采集完成，将所有收集并进行处理后的数据发送到BMS主控模块，用于对电池系统运行情况的判断。
2.根据权利要求1所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S3中，根据不同电池系统电量配置，确定好电池箱内的采集模块数量和电池箱内的采集单体数据情况，并结合外部环境因素，确定是否采取电池箱之间通信扩展。
3.根据权利要求2所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S3中，电池箱与电池箱之间通信的扩展，根据电池箱之间的安装位置和外部通信线设计的长短确定，再根据综合计算得出可扩展情况。
4.根据权利要求3所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S1中，根据电池箱电量设计，电池单体通过串并联的方式排布在电池箱内，电池信息采集模块与单体电池需要采集通道进行匹配，并根据采集模块的通道多少，设计出最优采集方案，将电池采集通道对各单体的数据进行采集。
5.根据权利要求4所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S2中，电池采集模块确定好以后，选择电池箱内采集模块的通信方案，在单电池箱内，采用主采集模块搭配从采集模块的方式，单个电池箱内主采集模块通过选用采集芯片自带通信方式，连接诺干个从采集模块。
6.根据权利要求5所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S3中，电池箱与电池箱之间的通信方式选择根据电池系统的配置情况、电池箱的安装位置以及周围的电磁环境来决定，独立采用CAN通信方式，或采用从采集模块扩展通信的方式。
7.根据权利要求6所述的动力电池单体信息采集通信装置的设计方法，其特征在于，步骤S4中，根据电池箱的通信形式变化，将所有电池单体信息汇集后以CAN通信的方式发送到电池系统主控模块上进行判断，控制电池系统充放电功能。
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