CN117784689A - 一种电池管理系统从控模块自动寻址方法和电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能电池管理系统，尤其涉及一种电池管理系统无主控自动寻址方法和使用该方法的储能电池管理系统。本发明通过在从控模块设置一定输出周期低电平和高电平的方波，下一个从控模块检测到该周期低电平后确定当前地址，再输出该周期+步长的低电平和高电平的方波，下个从控模块检测，在确定当前的地址，依次类推，实现了在无主控模块参与情况下，从控模块的自动寻址。

Description

一种电池管理系统从控模块自动寻址方法和电池管理系统

技术领域

本发明涉及储能电池管理系统，尤其涉及一种电池管理系统从控模块自动寻址方法和使用该方法的储能电池管理系统。

背景技术

电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS）俗称电池保姆或电池管家，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

BMS一般分为主控模块、从控模块以及高压管理等模块，从控模块负责采集电池单体的电压、温度，并进行均衡和热管理等工作；高压管理模块负责电池组的绝缘监测以及高压部件控制等；主控模块通过CAN总线接收从控模块和高压管理模块发送电池信息，进行状态估计与故障诊断，对整个电池组及BMS进行管控。从控模块在接入整个BMS系统时，需要对其模块地址进行编辑，否则会由于地址错误，导致从控模块传输的电池单体电压、温度等信息错乱，对电池组的故障诊断与状态管理造成影响。

中国发明专利申请（公开号：CN109116238A，公开日：2019-01-01）公开了一种用于电池管理系统的自动寻址方法，该方法包括：将从控模块和高压管理模块接入电池管理系统；检测输入从控模块和高压管理模块的多路开关量；根据多路开关量编码从控模块和高压管理模块的地址；将地址传输给主控模块；判断地址是否出现异常；在判断地址出现异常的情况下，发出警报信息。

但在从控模块在使用过程中，由于系统使用的从控模块数量比较多，从控模块地址设置费时费力，因此需要从控模块拥有自动寻址功能。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种电池管理系统从控模块自动寻址方法，该方法可在有无主控模块参与情况下，实现了从控模块的自动寻址。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种电池管理系统从控模块自动寻址方法，所述从控模块具有n个，n为大于等于2的正整数，n个从控模块依次相连，并且每个从控模块至少包括2个IO端口，为输出端口IO1、输入端口IO2，前一个从控模块的输出端口IO1与后一个从控模块输入端口IO2相连，从控模块内部还具有通信单元、计时单元、存储单元、采集单元等各功能单元；每个从控模块通过通信单元与主控模块相连进行通讯。

具有两者模式：

模式一、n个从控模块已与主控模块通过CAN通信相连时，主控模块发送自动寻址广播命令，Td1时间后，从控模块接收命令后启动自动寻址。

模式二、n个从控模块未与主控模块通过CAN通信相连时，或已相连但未发送自动寻址广播命令，从控模块上电一段Td2时间后启动自动寻址。

启动自动寻址包括以下的步骤：

1）所有从控模块IO1端口均输出高电平，等待Td3时间；

2）从控模块检测IO2端口电平为低电平并持续Td3时间，即为第1个从控模块；

3）获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平，地址编号未更新的其他模块持续输出高电平；

4）下一个从控模块接收低电平与高电平的方波，通过低电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，得知上一个从控模块地址编号，即也得知自身地址编号。

5）反复进行步骤3）-步骤4），依次类推，第n-1从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-2）)，则判定模块自身地址编号为n-1号；该从控模块IO1端口输出时间为(t1+t2×（n-1）)低电平和t3时间高电平的方波；第n从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-1）)，则判定自身地址编号为n号；

5）模式一情况下，从控模块告知主控模块自身地址编码，主控模块等待Td4时间后还未收到新的地址编码，或主控模块通过内部配置参数确认从控模块地址编号是否完整，完整则发送寻址结束命令，否则重新进行一次；模式二情况下，无变化。

启动自动寻址在模式二的情况下,步骤3）还包括，获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平；等待Td5时间后，输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间高电平加t3时间低电平的方波，发送多次后输出低电平，用于下一个模块重复验证。

启动自动寻址在模式二的情况下,步骤4）还包括，通过高电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，验证地址编号。

作为优选，Td1时间为1s~5s，Td2时间为5s~2min，Td3时间为1s~5s，Td4时间可通过从控模块数量设置，一般可为1min~2min，Td5时间为30s~2min。

作为优选，t1为2ms~100ms；t2为2ms~100ms；t3为2ms~100ms。

作为优选，步骤3）和步骤4）中方波发送多次的持续时间为30s~2min。

作为优选，后续更换模块时，可通过模式一主控模块重新下发命令进行自动寻址或按照模式二进行自动寻址。

进一步，本发明还公开了一种电池管理系统，该电池管理系统包括n个依次相连的从控模块，每个从控模块至少包括2个IO端口，有无主控模块参与情况下，n个从控模块以所述的方法实现自动寻址。

进一步，本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。

进一步，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。

本发明由于采用了上述的技术方案，通过在从控模块设置输出与地址相关的一定周期低电平和高电平的方波，下一个从控模块检测到该周期低电平后确定当前地址，再输出与地址相关的一定周期低电平和高电平的方波，下个从控模块检测，确定当前的地址，依次类推实现了在有无主控模块参与情况下，从控模块的自动寻址。

附图说明

图1为本发明模式一从控模块的连接结构示意图1。

图2为本发明模式一从控模块的连接结构示意图2。

图3为本发明模式二从控模块的连接结构示意图。

图4为本发明模式二8个从控模块的连接结构示意图。

图5为本发明从控模块自动寻址逻辑流程示意图。

图6为本发明从控模块IO1发送信号的示意图。

图7为本发明的程序设计流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例，将实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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他实施例，都属于本发明保护范围。

如图1所示，从控模块具有n个，为M1-Mn，n为大于等于2的正整数，n个从控模块依次相连，并且每个从控模块至少包括2个IO端口，为输出端口IO1、输入端口IO2，前一个从控模块的输出端口IO1与后一个从控模块输入端口IO2相连，从控模块内部还具有通信单元、计时单元、存储单元、采集单元等各功能单元；每个从控模块通过通信单元与主控模块M0相连进行通信，采用CAN通信相连。

如图2所示，主控模块M0还可与第一个从控模块M1的IO2相连，直接发送信号

如图3所示，主控模块还未与主控模块M0通信相连。

如图4所示，示例从控模块具有8个，8个从控模块依次相连，并且每个从控模块至少包括2个IO端口，其中从控模块的IO2端作输入，用于接入上一个从控模块的信号；IO1端作输出，输出信号给下一个从控模块。

如图5、图6所示，本发明的自动寻址逻辑流程策略，以及从控模块IO1输出信号等结合实施例如下：

本发明的自动寻址逻辑具有两者模式：

模式一、n个从控模块已与主控模块通过CAN通信相连时，主控模块发送自动寻址广播命令，Td1时间（1s）后，从控模块接收命令后启动自动寻址。

模式二、n个从控模块未与主控模块通过CAN通信相连时，或已相连但未发送自动寻址广播命令，从控模块上电一段Td2时间（60s）后启动自动寻址。

启动自动寻址包括以下的步骤：

1）所有从控模块IO1端口均输出高电平，等待Td3时间（1s）；

2）从控模块检测IO2端口电平为低电平并持续Td3时间（1s），即为第1个从控模块；

3）获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平（多次方波时间为持续1min），地址编号未更新的其他模块持续输出高电平；

4）下一个从控模块接收低电平与高电平的方波，通过低电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，得知上一个从控模块地址编号，即也得知自身地址编号。

5）反复进行步骤3）-步骤4），依次类推，第n-1从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-2）)，则判定模块自身地址编号为n-1号；该从控模块IO1端口输出时间为(t1+t2×（n-1）)低电平和t3时间高电平的方波；第n从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-1）)，则判定自身地址编号为n号；

本实施例中，t1、t2、t3为50ms，当第1个从控模块获得地址编号更新后，第1个从控模块IO1端口均输出（50ms+0ms）低电平加50ms高电平的一个方波，连续输出多次方波，时间持续1min后输出低电平，剩余从控模块持续输出高电平；

当第2个从控模块获得地址编号更新后，第2个从控模块IO1端口均输出（50ms+50ms）低电平加50ms高电平的一个方波，连续输出多次方波，时间持续1min后输出低电平，除1号、2号从控模块外，剩余从控模块持续输出高电平；

当第3个从控模块获得地址编号更新后，即第3个从控模块IO1端口均输出（50ms+100ms）低电平加50ms高电平的一个方波，连续输出多次方波，时间持续1min后输出低电平，除1号、2号、3号从控模块外，剩余从控模块持续输出高电平；

剩余从控模块依次类推，其中，从控模块通过一个方波内低电平时间获得地址编号。

5）模式一情况下，从控模块告知主控模块自身地址编码，主控模块等待Td4时间（1min）后还未收到新的地址编码，或主控模块通过内部配置参数确认从控模块地址编号是否完整，完整则发送寻址结束命令，否则重新进行一次；模式二情况下，无变化。

以模式一设置8个从控模块所需时间：1s+1s+ 50ms×（1+2+…+7)*m≈5s（m= 2，波形的确认次数，检测到2次以上波形的时间符合要求），加上步骤5）采用主控模块等待时间60s的方式，总时间为65s。

以模式二设置8个从控模块所需时间：60s+1s+ 50ms×（1+2+…+7)*m ≈65s（m=2，波形的确认次数，检测到2次以上波形的时间符合要求）。

启动自动寻址在模式二的情况下,步骤3）还包括，获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平；等待Td5时间（30s）后，输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间高电平加t3时间低电平的方波，发送多次后输出低电平，用于下一个模块重复验证。

启动自动寻址在模式二的情况下,步骤4）还包括，通过高电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，验证地址编号。

后续更换模块时，可通过模式一主控模块重新下发命令进行自动寻址或按照模式二进行自动寻址。

本发明方法还需要注意的事项：

1、采用本发明方法的从控模块地址编号从1号开始；

2、后续更换模块时，需要重新进行自动寻址；

3、从控模块之间的IO连线不能被断开，需要保持连接。

如图7所示，本发明的从控模块地址自动寻址的程序设计流程图，其中部分代码为抽象代码，具体涉及流程如下：

步骤1，模式一下主控模块发送命令：从控模块自动寻址；启动自动寻址命令丢失计时，如果自动寻址命令丢失计时大于等于设置要求（如设置为5s），转至步骤10；如果计时小于设置要求，并且从控模块收到主控模块发送的命令时，从控模块开始自动寻址，将I01端口设置为高电平，转至步骤2；

模式一下主控模块发送命令：从控模块不进行自动寻址；转至步骤10；，

模式一下从控模块没有收到主控模块发送的命令时，或模式二下未连接主控时，即无命令下计时大于等于设置要求（如设置为60s），从控模块开始自动寻址，将I01端口设置为高电平，转至步骤2；

步骤2：判断从控模块是否开启了自动寻址，如果从控模块没有开启自动寻址，转至步骤10；如果从控模块开启了自动寻址，启动程序执行时间计时，转至步骤3；

步骤3：判断程序执行时间是否小于设置要求（可根据从控模块数量进行设置，如执行时间要求设置为1min~10min），如果大于等于，转至步骤10；如果小于，转至步骤4；

步骤4：判断从控模块是否在进行地址分配，如果从控模块没有进行地址分配，转至步骤9；如果从控模块在进行地址分配，转至步骤5；

步骤5：判断从控模块I02端口是否读到了低电平，如果从控模块I02端口没有读到低电平，转至步骤6：如果从控模块I02端口读到了低电平，获取持续读低电平的时间，低电平标志位置记为1，转至步骤7；

步骤6：判断低电平标志位是否为1，如果低电平标志位不为1，转至步骤7；如果低电平标志位为1，获取持续读高电平的时间，判断高电平计数是否达到设置要求（如设置为50ms），如果高电平时间要求没有达到，转至步骤10；如果达到，转至步骤8；

步骤7：判断低电平时间计数是否达到了设置要求（如第1个模块设置为1s，其他模块根据IO1输出低电平的时间进行判断），如果低电平时间达到，转至步骤8；如果没有达到，转至步骤5；

步骤8：计算从控模块地址并进行自身地址配置，从控模块结束地址配置，转至步骤9；

步骤9：从控模块I01端口输出：（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次（t1、t2、t3为50ms，多次方波时间为持续1min）；转至步骤2；

步骤10：结束流程。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种电池管理系统从控模块自动寻址方法，所述从控模块具有n个，n为大于等于2的正整数，n个从控模块依次相连，并且每个从控模块至少包括2个IO端口，为输出端口IO1、输入端口IO2，前一个从控模块的输出端口IO1与后一个从控模块输入端口IO2相连，从控模块内部还具有通信单元、计时单元、存储单元、采集单元等各功能单元；每个从控模块通过通信单元与主控模块相连进行通讯；

其特征在于，具有两者模式：

模式一、n个从控模块已与主控模块通过CAN通信相连时，主控模块发送自动寻址广播命令，Td1时间后，从控模块接收命令后启动自动寻址；

模式二、n个从控模块未与主控模块通过CAN通信相连时，或已相连但未发送自动寻址广播命令，从控模块上电一段Td2时间后启动自动寻址。

2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统从控模块自动寻址方法，其特征在于，所述自动寻址，步骤包括：

1）所有从控模块IO1端口均输出高电平，等待Td3时间；

2）从控模块检测IO2端口电平为低电平并持续Td3时间，即为第1个从控模块；

3）获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平，地址编号未更新的其他模块持续输出高电平；

4）下一个从控模块接收低电平与高电平的方波，通过低电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，得知上一个从控模块地址编号，即也得知自身地址编号；

5）反复进行步骤3）-步骤4），依次类推，第n-1从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-2）)，则判定模块自身地址编号为n-1号；该从控模块IO1端口输出时间为(t1+t2×（n-1）)低电平和t3时间高电平的方波；第n从控模块检测IO2端口低电平时间为(t1+t2×（n-1）)，则判定自身地址编号为n号；

5）模式一情况下，从控模块告知主控模块自身地址编码，主控模块等待Td4时间后还未收到新的地址编码，或主控模块通过内部配置参数确认从控模块地址编号是否完整，完整则发送寻址结束命令，否则重新进行一次；模式二情况下，无变化。

3.根据权利要求2所述的一种电池管理系统从控模块自动寻址方法，其特征在于，所述自动寻址，还包括：

步骤3）还包括获得编号的从控模块IO1端口均输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次后输出低电平；等待Td5时间后，输出（t1+t2×（从控模块编号-1））时间高电平加t3时间低电平的方波，发送多次后输出低电平，用于下一个模块重复验证；

步骤4）还包括，通过高电平（t1+t2×（从控模块编号-1））时间，验证地址编号。

4.根据权利要求2所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，Td1时间为1s~5s，Td2时间为5s~2min，Td3时间为1s~5s，Td4时间可通过从控模块数量设置，一般可为1min~2min。

5.根据权利要求2所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，t1为2ms~100ms；t2为2ms~100ms；t3为2ms~100ms。

6.根据权利要求3所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，Td5时间为30s~2min。

7.根据权利要求2所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，步骤3）和步骤4）中方波发送多次的持续时间为30s~2min。

8.根据权利要求2所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，可通过模式一主控模块重新下发命令进行自动寻址或按照模式二进行自动寻址。

9.根据权利要求1所述的一种电池管理系统无主控模块自动寻址方法，其特征在于，该方法的计算机程序流程包括以下的步骤：

步骤1，模式一下主控模块发送命令：从控模块自动寻址；启动自动寻址命令丢失计时，如果自动寻址命令丢失计时大于等于设置要求，转至步骤10；如果计时小于设置要求，并且从控模块收到主控模块发送的命令时，从控模块开始自动寻址，将I01端口设置为高电平，转至步骤2；

模式一下主控模块发送命令：从控模块不进行自动寻址；转至步骤10；，

模式一下从控模块没有收到主控模块发送的命令时，或模式二下未连接主控时，即无命令下计时大于等于设置要求，从控模块开始自动寻址，将I01端口设置为高电平，转至步骤2；

步骤2：判断从控模块是否开启了自动寻址，如果从控模块没有开启自动寻址，转至步骤10；如果从控模块开启了自动寻址，启动程序执行时间计时，转至步骤3；

步骤3：判断程序执行时间是否小于设置要求，如果大于等于，转至步骤10；如果小于，转至步骤4；

步骤4：判断从控模块是否在进行地址分配，如果从控模块没有进行地址分配，转至步骤9；如果从控模块在进行地址分配，转至步骤5；

步骤5：判断从控模块I02端口是否读到了低电平，如果从控模块I02端口没有读到低电平，转至步骤6：如果从控模块I02端口读到了低电平，获取持续读低电平的时间，低电平标志位置记为1，转至步骤7；

步骤6：判断低电平标志位是否为1，如果低电平标志位不为1，转至步骤7；如果低电平标志位为1，获取持续读高电平的时间，判断高电平计数是否达到设置要求，如果高电平时间要求没有达到，转至步骤10；如果达到，转至步骤8；

步骤7：判断低电平时间计数是否达到了设置要求，如果低电平时间达到，转至步骤8；如果没有达到，转至步骤5；

步骤8：计算从控模块地址并进行自身地址配置，从控模块结束地址配置，转至步骤9；

步骤9：从控模块I01端口输出：（t1+t2×（从控模块编号-1））时间低电平加t3时间高电平的方波，发送多次；转至步骤2；

步骤10：结束流程。

10.一种电池管理系统，该电池管理系统包括n个依次相连的从控模块，每个从控模块至少包括2个IO端口，其特征在于，n个从控模块以权利要求1-8任意一项权利要求所述的方法实现自动寻址。

11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-8任意一项权利要求所述方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项权利要求所述方法。