CN117543117A - 一种基于can通信的电动船舶电池簇监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，属于电池安全技术领域，包括：一级总控设备、多通道CAN隔离器、若干数量的二级监控设备、环形拓扑网络和若干数量的节点探测单元；通过将节点探测单元挂接在环形拓扑网络上，能够避免由于单个节点探测单元故障，导致电池簇内通信网络的瘫痪，此外还能有效降低物理线路断路引发簇内探测失效的概率；通过设置多通道CAN隔离器以及节点CAN隔离器，使得各级通信相互独立，避免了在某一节点通信出现故障，导致电动船舶电池簇监测系统中断，提高了监测系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电池安全技术领域，具体涉及一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统。
背景技术
电动船舶依凭借技术先进、随船人员少、功能齐全以及碳排放低的优势，逐渐兴起和发展，但自身的电气系统复杂、电气设备增多等短板的存在，导致发生电气安全事故的概率并不比陆地建筑低。与新能源汽车不同，行驶在河道中或者是海上的船舶在发生火灾时，外部力量可能来不及救援，此时发生火灾的船舶如水中孤岛一般，救援是十分困难的。动力电池的主要问题在于热失控。也就是说，当动力电池系统发生故障，电池内部便会产生大量的热量无法扩散，当温度达到临界值，便会引发电池包的燃烧或爆炸，进而导致船体起火与爆燃。因此，保障电动船舶的安全很大程度上就是要保证动力电池的安全，而相关的火灾防控装置也要安装到位，提高船舶的安全探测能力和消防能力也成为船舶安全防范的重心。
基于动力船舶的安全需求，需要确保系统在部分失效、故障的情况下仍具备探测报警和灭火功能。但电动船舶通讯距离长，节点多，物理线路分支多，当其中一个节点发生故障(短路、断路等)导致总线异常时，会很大程度上影响整机的通讯，造成状态监测以及措施执行失效，导致严重后果。
发明内容
为了解决动力船舶通信节点繁杂，造成的安全监测可靠性低下的问题，本发明提供了一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统。
一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，所述电动船舶电池簇监测系统，包括：一级总控设备、多通道CAN隔离器、若干数量的二级监控设备、环形拓扑网络和若干数量的节点探测单元；所述一级总控设备通过所述多通道CAN隔离器与所述二级监控设备进行CAN总线通信，用于监测电动船舶的消防运行状态以及通信联动；每个所述二级监控设备通过环形拓扑挂接若干所述节点探测单元，所述二级监控设备通过所述环形拓扑网络与所述节点探测单元进行CAN通信，接收所述节点探测单元的监测数据；所述节点探测单元由节点探测器和节点CAN隔离器构成。
优选的，所述节点探测器用于监测蓄电池包当前热事故参数，并通过所述CAN隔离器挂接在所述环形拓扑网络。
优选的，所述环形拓扑网络包括：高位信号线和低位信号线；所述高位信号线和所述地位信号线由所述二级监控设备引出，均为环形拓扑结构；所述节点CAN隔离器同时连接所述高位信号线和所述低位信号线，构建CAN总线通信。
优选的，所述多通道CAN隔离器与所述一级总控设备进行双向CAN通信；所述多通道CAN隔离器与所有所述二级监控设备进行独立的CAN通信。
优选的，所述二级监控设备还与外部的灭火药剂设备进行通信连接，控制所述灭火药剂设备的启停。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案中包括：一级总控设备、多通道CAN隔离器、若干数量的二级监控设备、环形拓扑网络和若干数量的节点探测单元；通过将节点探测单元挂接在环形拓扑网络上，能够避免由于单个节点探测单元故障，导致电池簇内通信网络的瘫痪，此外还能有效降低物理线路断路引发簇内探测失效的概率；通过设置多通道CAN隔离器以及节点CAN隔离器，使得各级通信相互独立，避免了在某一节点通信出现故障，导致电动船舶电池簇监测系统中断，提高了监测系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明中电动船舶电池簇监测系统拓扑图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本实施例提供了一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，用于对于电池箱内部防护，单体电池热失控发生时析出的气体探测预警+灭火药剂抑制。所述电动船舶电池簇监测系统的拓扑图如图1所示，包括：一级总控设备、多通道CAN隔离器、若干数量的二级监控设备、环形拓扑网络和若干数量的节点探测单元；所述一级总控设备通过所述多通道CAN隔离器与所述二级监控设备进行CAN总线通信，用于监测电动船舶的消防运行状态以及通信联动；每个所述二级监控设备通过环形拓扑挂接若干所述节点探测单元，所述二级监控设备通过所述环形拓扑网络与所述节点探测单元进行CAN通信，接收所述节点探测单元的监测数据，接收PACK内探测器数据并转发至整船通信系统，实现预警、故障信息的监测上传以及对灭火药剂设备的启动和状态监测；所述节点探测单元由节点探测器和节点CAN隔离器构成。
所述节点探测器用于监测蓄电池包当前热事故参数(电解液挥发气体、CO气体、烟雾、温度等)，并通过所述CAN隔离器挂接在所述环形拓扑网络，并控制二级设备的启动。
所述环形拓扑网络包括：高位信号线和低位信号线；所述高位信号线和所述地位信号线由所述二级监控设备引出，均为环形拓扑结构；所述节点CAN隔离器同时连接所述高位信号线和所述低位信号线，构建CAN总线通信。本拓扑结构适用于通讯距离较短的线路，降低物理链路断开引起通讯异常的概率；采用一路转多路的CAN隔离装置，可以实现各子装置同上级设备进行独立通讯，避免由于某一或几个子级装置通讯异常引发整条网络失效；使用CAN隔离装置，实现通讯隔离，CAN隔离装置等效于中转站的作用，被隔离的设备中出现异常(CANH对地短路等)时不会影响其他设备的通信。
所述多通道CAN隔离器与所述一级总控设备进行双向CAN通信；所述多通道CAN隔离器与所有所述二级监控设备进行独立的CAN通信。
所述二级监控设备还与外部的灭火药剂设备进行通信连接，控制所述灭火药剂设备的启停。
在本实施例提供的监测系统中，包括一级网络布置：CAN隔离装置对下与探测器进行通信，对上传电池簇的PACK级探测器的监测数据等信息，避免由于个别探测器节点异常引起总线故障，导致整个簇内探测失效，实现上级下级间独立通讯；二级网络布置：考虑电池簇内各PACK间距离较近，CAN隔离装置之间采用环形网络拓扑与二级设备通信，降低物理线路断开时整簇探测失效的概率，提高通讯的可靠性；三级网络布置：多通道CAN隔离器实现1路转多路CAN通讯功能，保证后级某路CAN通讯异常不会影响其他路通讯，每簇的二级设备通过多通道CAN隔离器与一级设备进行通讯，各自布线，各自独立，避免在某一节点通讯线路出现故障导致动力电池系统防护失效。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
Claims (5)
1.一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，其特征在于，所述电动船舶电池簇监测系统，包括：一级总控设备、多通道CAN隔离器、若干数量的二级监控设备、环形拓扑网络和若干数量的节点探测单元；
所述一级总控设备通过所述多通道CAN隔离器与所述二级监控设备进行CAN总线通信，用于监测电动船舶的消防运行状态以及通信联动；每个所述二级监控设备通过环形拓扑挂接若干所述节点探测单元，所述二级监控设备通过所述环形拓扑网络与所述节点探测单元进行CAN通信，接收所述节点探测单元的监测数据；所述节点探测单元由节点探测器和节点CAN隔离器构成。
2.如权利要求1所述的一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，其特征在于，所述节点探测器用于监测蓄电池包当前热事故参数，并通过所述CAN隔离器挂接在所述环形拓扑网络。
3.如权利要求1所述的一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，其特征在于，所述环形拓扑网络包括：高位信号线和低位信号线；
所述高位信号线和所述地位信号线由所述二级监控设备引出，均为环形拓扑结构；所述节点CAN隔离器同时连接所述高位信号线和所述低位信号线，构建CAN总线通信。
4.如权利要求1所述的一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，其特征在于，所述多通道CAN隔离器与所述一级总控设备进行双向CAN通信；所述多通道CAN隔离器与所有所述二级监控设备进行独立的CAN通信。
5.如权利要求1所述的一种基于CAN通信的电动船舶电池簇监测系统，其特征在于，所述二级监控设备还与外部的灭火药剂设备进行通信连接，控制所述灭火药剂设备的启停。
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