CN203616750U

CN203616750U - 一种基于can总线通信的id识别装置及电池系统

Info

Publication number: CN203616750U
Application number: CN201320775886.8U
Authority: CN
Inventors: 王海燕; 张君鸿; 左从兵; 周平
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Treasure Car Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2023-11-29

Abstract

本实用新型公开了一种基于CAN总线通信的ID识别装置，其包括：主板；通过CAN总线与主板连接的多个从板；以及设置在从板上且通过硬线与主板连接的扩展器件，用于根据所述硬线确定的不同数值扩展可供连接的从板数量。本实用新型的ID识别装置过在主板和从板间连接扩展器件等，只需采用较少的主板引脚即可扩展出多个可供连接的从板，并且只占用从板一个引脚，避免了因采用串联式导致的当一个从板出现故障时整个系统瘫痪的缺陷，同时克服了主板、从板引脚和硬线使用较多以致难以实现的缺陷，从而可方便对从板ID的定位识别。此外，本实用新型还提供了一种电池系统。

Description

一种基于CAN总线通信的ID识别装置及电池系统

技术领域

本实用新型涉及基于CAN总线通信的器件识别技术领域，具体涉及一种基于CAN总线通信的ID识别装置及电池系统。

背景技术

在器件的主板与多个从板进行CAN总线通信时，需要使从板具有ID学习的功能。如在电池系统中，一个电池包由多个电池模块组成，整个电池包有一个主控制器，每个电池模块各有一个从控制器，主控制器与从控制器之间通过CAN总线进行通信，这样就形成了主板与多个从板间的通信。由于从板的硬件结构和软件代码相同，在CAN总线通信时，从板需要具有ID学习功能，以便进行识别。

现有的ID识别装置在技术上大致有三个方向：一是主从板间依次用两个引脚相互串联起来，既主板的一个输出引脚接从板的一个输入引脚，从板的一个输出引脚再接到另一个从板的输入引脚，直到最后一个从板的输出引脚接到主板的输入引脚，当其中一个从板的输入引脚被置高时通过CAN通信来学习ID，实现对从板的识别；二是主板为每一个从板分配一个引脚，当某一个从板检测到它的引脚被主板置高时，通过CAN学习ID，实现对从板的识别；三是从板直接通过多根硬线学习ID，实现对从板的识别。第一个方向的缺点在于从板间采用串联方式，若其中有一个硬件或软件出现故障，都会导致整个系统无法工作且故障位置较难定位识别；第二个方向和第三个方向的缺点在于当从板较多时，所占的主从板CPU引脚和硬线较多，甚至难以实现。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于CAN总线通信的ID识别装置，其通过在主板和从板间连接扩展器件等，以实现只需采用较少的主板引脚即可扩展出多个可供连接的从板，并且只占用从板一个引脚，进而避免因采用串联式导致的当一个从板出现故障时整个系统瘫痪的缺陷，同时避免主板、从板引脚和硬线使用较多以致难以实现的缺陷。此外，本实用新型还提供了一种电池系统。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型基于CAN总线通信的ID识别装置包括：主板；通过CAN总线与主板连接的多个从板；以及设置在从板上且通过硬线与主板连接的扩展器件，用于根据所述硬线确定的不同数值扩展可供连接的从板数量。

优选地，所述扩展器件包括：器件本体；设置在器件本体上的用于连接硬线的器件硬线接口；以及设置在器件本体上的用于分别与多个从板连接的多个器件硬线引脚。

优选地，所述主板包括：主板本体；设置在主板本体上的主板CAN总线接口；以及设置在主板本体上且由多个主板硬线引脚构成的主板硬线接口。

优选地，所述从板包括：从板本体；设置在从板本体上的从板CAN总线接口；以及设置在从板本体上且与所述多个器件硬线引脚相匹配的多个从板硬线引脚；其中所述从板CAN总线接口通过所述CAN总线与所述主板CAN总线接口连接；所述从板硬线引脚通过跳线与所述器件硬件引脚连接。

优选地，所述主板CAN总线接口包括主板CAN_H引脚和主板CAN_L引脚；所述从板CAN总线接口包括从板CAN_H引脚和从板CAN_L引脚；所述CAN总线包括CAN_H线和CAN_L线；其中所述CAN_H线分别与所述主板CAN_H引脚和所述从板CAN_H引脚连接；所述CAN_L线分别与所述主板CAN_L引脚和所述从板CAN_L引脚连接。

进一步，本实用新型的ID识别装置还包括：插接在所述主板硬线接口和所述主板CAN总线接口上的插接件。

优选地，所述插接件包括：插接件本体；分别设置在插接件本体上的CAN总线插头和CAN总线接头；以及分别设置在插接件本体上的硬线插头和硬线接头；其中所述硬线插头和所述硬线接头的数量分别与所述主板硬线引脚的数量相匹配。

优选地，所述扩展器件为译码器或CPLD。

优选地，所述硬线的数量为3-7根。

此外，本实用新型的电池系统包括上述的ID识别装置。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1）本实用新型ID识别装置通过在主板和从板之间连接扩展器件，只需采用较少的硬线并根据硬线确定的不同数值，即可扩展出多个可供连接的从板，并且只占需用每个从板的一个从板硬线引脚，避免了现有技术中因采用串联式而导致的当一个从板出现故障时整个系统瘫痪的缺陷，同时避免了主板、从板的各自引脚和硬线使用较多以致难以实现的缺陷，能过更方便地定位识别出错的从板；

2）本实用新型的扩展器件通过较少的器件硬线接口，即可根据硬线能够确定的不同数值扩展出多个用于连接从板的器件硬线引脚，减少了主板硬线引脚数和插接线数量，同时增加了所控制从板的数量；

3）本实用新型的从板硬线引脚与器件硬件引脚之间通过跳线方式连接，实现了每个从板对应选择的一个硬线与从板硬线引脚22的连接，减少了从板硬线引脚的使用数量；

4）本实用新型的主板CPU占用的主板硬线引脚较少，插接件线束较少，从板CPU占用的从板硬线引脚也较少，从而可将宝贵的IO口资源和插接件资源用于其他方面；

5）本实用新型的从板ID和其物理位置无关，只和人工布置的跳线位置有关，灵活随意，便于管理。

附图说明

图1是本实用新型ID识别装置的电路连接示意图；

图2是图1所示从板内部电路连接示意图；

图3是本实用新型ID识别装置的工作流程图；

图4是图3所示ID学习步骤的工作原理图；

图5是图3所示错误检测步骤的工作原理图。

附图标记说明：1-主板；11a-主板CAN_H引脚；11b-主板CAN_L引脚；12-主板硬线引脚；2-从板；21a-从板CAN_H引脚；21b-从板CAN_L引脚；22-从板硬线引脚；3-CAN总线；31-CAN_H线；32-CAN_L线；4-硬线；41-第一硬线；42-第二硬线；43-第三硬线；5-扩展器件；51-器件硬线接口；52-器件硬线引脚；6-跳线；7-插接件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，需要指出的是，附图仅用于解释本实用新型，是对本实用新型实施例的示意性说明，而不能理解为对本实用新型的限定。

如图1、图2所示，本实用新型基于CAN总线通信的ID识别装置，主要包括主板1、多个从板2、扩展器件5、插接线和CAN总线等。多个从板2通过CAN总线3与主板1连接；扩展器件5设置在从板2上且通过硬线4与主板1连接，可根据硬线4确定的不同数值扩展可供连接的从板2数量。

主板1与多个相同的从板2之间进行CAN总线3通信时，需要从板2进行ID学习，从而使主板1能够识别出不同的从板2，进而与某个对应的从板2单独进行通信。为了对本实用新型ID识别装置的结构及其工作原理做出更清楚、完整且简便的描述，下面结合实施例作进一步说明。

第一实施例

在图1和图2中，主板1输出CAN总线3和硬线4，并连接到多个从板2相应的位置上。为了简化说明，本实施例中的硬线4选为三根，这样可以连接八个从板2，当然也可以是三根以上，如四根、七根等，若为四根，可连接16个从板2，若为七根，则可控制高达128个从板2。主板1可优选通过接插件7分别与扩展器件5和多个从板2连接。

具体地，扩展器件5包括：器件本体，在器件本体上设置有器件硬线接口51，用于连接硬线4，在器件本体上还设置有多个器件硬线引脚52，用于分别与多个从板2连接。器件硬线引脚52的数量可根据硬线4的数量确定，比如本实施例中的第一硬线41、第二硬线42和第三硬线43通过扩展器件5可输出8个引脚。当第一硬线41、第二硬线42和第三硬线43形成的数值为000时，输出的第0个器件硬线引脚52置高，其他器件硬线引脚52置低（图2）；当第一硬线41、第二硬线42和第三硬线43形成的数值为001时，输出的第1个器件硬线引脚52置高，其他器件硬线引脚52置低；当第一硬线41、第二硬线42和第三硬线43形成的数值为111时，输出的第7个器件硬线引脚52置高，其他器件硬线引脚52置低。为了实现本实用新型的目的，扩展器件5可选为译码器或CPLD（Complex ProgrammableLogic Device，复杂可编程逻辑器件）。

主板1主要包括：主板本体，在主板本体上设置的主板CAN总线接口和由多个主板硬线引脚12构成的主板硬线接口。主板CAN总线接口包括主板CAN_H引脚11a和主板CAN_L引脚11b，即通过主板CAN_H引脚11a和主板CAN_L引脚11b输出两根CAN_H线31和CAN_L线32。

从板2主要包括：从板本体，在从板本体上设置的从板CAN总线接口和多个从板硬线引脚22，多个从板硬线引脚22与多个器件硬线引脚52相匹配，即数量相当且选择对应连接。从板CAN总线接口包括从板CAN_H引脚21a和从板CAN_L引脚21b。从板硬线引脚22可通过跳线6与器件硬件引脚52连接，即：对于第0个器件硬线引脚52，只需用跳线6将该第0个器件硬线引脚52与从板2CPU的某个对应的从板硬线引脚22连接；对于第1个器件硬线引脚52，只要用跳线6将该第1个器件硬线引脚52与从板2CPU的另一个对应的从板硬线引脚22连接；对于第7个器件硬线引脚52，只要用跳线6将该第7个器件硬线引脚52与从板2CPU的另一个对应的从板硬线引脚22连接，这样，就在硬件方面完成了从板2的ID学习准备，为定位识别奠定基础。

插接件7主要包括：插接件本体，在插接件本体上分别设置CAN总线插头和CAN总线接头以及硬线插头和硬线接头，便于CAN总线和硬线的接入和输出。硬线插头和硬线接头的数量分别与主板硬线引脚12的数量相匹配。

如图3-5所示，本实用新型ID识别装置的工作流程及原理如下：

工作流程主要分为三步：第一步是主板1发送CAN命令，要求从板2回复各自的ID，当收到从板2的ID后，主板1判断所回复的ID是否正确，若正确则直接进入正常工作模式，若错误则进入第二步。第二步为重新学习ID（详见图4），既开始ID学习，此过程完成后主板1发送CAN命令，要求从板2回复各自学习的ID，主板判断所回复ID是否正确，若正确则进入正常模式，若错误则进入第三步。第三步为错误诊断，定位出错从板2并维修更换等（详见图5）。

ID学习的具体方式如图4所示，以连接8块从板2为例，从板2数量为其他时与此类似。首先，主板1通过CAN命令令所有从板2进入学习模式；然后主板2设置三根硬线4（第一硬线41、第二硬线42和第三硬线43，下同）的值为000，此时第0个从板2（即图2中跳线6连接为0的从板2）的CPU从板硬线引脚22置高，主板1通过CAN命令发送令从板2进行ID学习的指令，此时从板2的CPU置高的从板硬线引脚22（ID值为0）将学习到此ID值；然后主板1设置三根硬线4的值为001，此时第1个从板2（即图2中跳线6连接为1的从板2）的从板硬线引脚22置高，主板1通过CAN命令发送令从板2进行ID学习的指令，此时从板2的CPU置高的从板硬线引脚22（ID值为1）将学习到此ID值。依次类推，直到第八块从板ID学习完成。

当经过了ID学习过程，主板1判断从板2所学ID仍有不正确的情况，或者从板2的ID学习成功但有其他工作异常情况时，此时主板1可通过CAN指令令所有从板2进入错误检测模式（如图5所示）。首先主板1设置三根硬线4所表示的值为0，此时相应的第0个从板2（即图2中跳线6连接为0的从板2）的CPU从板硬线引脚22置高，主板1令从板2回复其ID，若无回复，则主板1记录该从板2出现故障，并开始检测下一个从板，若该从板2检测到其CPU从板硬线引脚22置高，则回复其ID，此时再检测该从板其他错误，若回复错误，则记录该从板2出现故障，若无，则进入下一个从板2的检测工序。最后检测出错误的从板2可通过隔离方式暂时停止其工作，使整个系统能够暂时正常工作，如电动汽车在路上行驶时一个电池模块从板出现故障，可隔离该电池模块及其从板，令其他模块正常供电，使车驶回维修场地，然后再对该模块进行维修。

此外，基于上述技术方案，本实用新型提供了一种电池系统，该电池系统包括上述的ID识别装置，其他部件可与现有的相同。

从上述技术方案及工作原理等不难看出，本实用新型ID识别装置通过在主板1和从板2之间连接扩展器件5，只需采用较少的硬线4并根据硬线确定的不同数值，即可扩展出多个可供连接的从板2，并且只占需用每个从板2的一个从板硬线引脚22，避免了现有技术中因采用串联式而导致的当一个从板2出现故障时整个系统瘫痪的缺陷，同时避免了主板硬线引脚12的、从板硬线引脚22和硬线4使用较多以致难以实现的缺陷，能过更方便地定位识别出错的从板2；扩展器件5通过较少的器件硬线接口51，即可根据硬线能够确定的不同数值扩展出多个用于连接从板2的器件硬线引脚52，减少了主板硬线引脚12数和插接线数量，同时增加了所控制从板2的数量；从板硬线引脚22与器件硬件引脚52之间通过跳线6方式连接，实现了每个从板2对应选择的一个硬线4与从板硬线引脚22的连接，减少了从板硬线引脚22的使用数量；主板1的CPU占用的主板硬线引脚12较少，插接件7线束较少，从板2的CPU占用的从板硬线引脚22也较少，从而可将宝贵的IO口资源和插接件7资源用于其他方面；此外，本实用新型的从板2的ID和其物理位置无关，只和人工布置的跳线位置有关，灵活随意，便于管理。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于CAN总线通信的ID识别装置，其特征在于，其包括：

主板（1）；

通过CAN总线（3）与主板（1）连接的多个从板（2）；以及

设置在从板（2）上且通过硬线（4）与主板（1）连接的扩展器件（5），用于根据所述硬线（4）确定的不同数值扩展可供连接的从板（2）数量。

2.根据权利要求1所述的ID识别装置，其特征在于，所述扩展器件（5）包括：

器件本体；

设置在器件本体上的用于连接硬线（4）的器件硬线接口（51）；以及

设置在器件本体上的用于分别与多个从板（2）连接的多个器件硬线引脚（52）。

3.根据权利要求2所述的ID识别装置，其特征在于，所述主板（1）包括：

主板本体；

设置在主板本体上的主板CAN总线接口；以及

设置在主板本体上且由多个主板硬线引脚（12）构成的主板硬线接口。

4.根据权利要求3所述的ID识别装置，其特征在于，所述从板（2）包括：

从板本体；

设置在从板本体上的从板CAN总线接口；以及

设置在从板本体上且与所述多个器件硬线引脚（52）相匹配的多个从板硬线引脚（22）；其中

所述从板CAN总线接口通过所述CAN总线（3）与所述主板CAN总线接口连接；

所述从板硬线引脚（22）通过跳线（6）与所述器件硬件引脚（52）连接。

5.根据权利要求4所述的ID识别装置，其特征在于，所述主板CAN总线接口包括主板CAN_H引脚（11a）和主板CAN_L引脚（11b）；所述从板CAN总线接口包括从板CAN_H引脚（21a）和从板CAN_L引脚（21b）；所述CAN总线（3）包括CAN_H线（31）和CAN_L线（32）；其中

所述CAN_H线（31）分别与所述主板CAN_H引脚（11a）和所述从板CAN_H引脚（21a）连接；所述CAN_L线（32）分别与所述主板CAN_L引脚（11b）和所述从板CAN_L引脚（21b）连接。

6.根据权利要求5所述的ID识别装置，其特征在于，还包括：

插接在所述主板硬线接口和所述主板CAN总线接口上的插接件（7）。

7.根据权利要求6所述的ID识别装置，其特征在于，所述插接件（7）包括：

插接件本体；

分别设置在插接件本体上的CAN总线插头和CAN总线接头；以及

分别设置在插接件本体上的硬线插头和硬线接头；其中

所述硬线插头和所述硬线接头的数量分别与所述主板硬线引脚（12）的数量相匹配。

8.根据权利要求1-7任一项所述的ID识别装置，其特征在于，所述扩展器件（5）为译码器或CPLD。

9.根据权利要求1-7任一项所述的ID识别装置，其特征在于，所述硬线（4）的数量为3-7根。

10.一种电池系统，其特征在于，其包括权利要求1-9任一项所述的ID识别装置。