CN207389109U - 一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统，包括BMS总控制器、主机模块、从机模块及电池组，所述主机模块和从机模块利用光通信实现信息交互传输，所述主机模块为一个，从机模块为多个，每个从机模块管理一个电池组，所述主机模块和从机模块之间利用寻址方式应答，使所述主机模块与每个从机模块独立进行功率传输和信号传输，降低了系统设计和实现的难度，且有效的避免了多总线连接十几个、上百个电池组时，线束连接繁多复杂，信号抗干扰能力弱的问题，避免了整个汽车动力电池的总电压高而导致器件耐压要求高而提升成本的问题。

Description

一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车动力电池管理系统，更具体地说是涉及一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统。

背景技术

电池管理系统的目的是对蓄电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池的使用效率，达到增加行驶里程，延长其使用寿命，降低运行成本，提高电池组的可靠性。汽车动力电池通常都是由十几个上百个单电池组串联起来为动力汽车提高能量，由于电池组存在个体差异，且运行状态的不一样，需要动态监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等等。

市面上的电池管理系统都是通过导线连接十几个上百个单电池组，线束连接繁多复杂，信号抗干扰能力弱，且串联的电池组越多，整个电池组的总电压就越高，对于器件耐压要求就越高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统，该系统的主机模块和从机模块之间采用光通信进行指令信号与数据的双向传输，不需要连接线。

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统，包括BMS总控制器、主机模块、从机模块和电池组，所述从机模块设有多个，所述电池组设有多个，各个电池组之间是串联关系，其中，每个电池组上设有一个对应的从机模块。所述电池组与对应的从机模块电连接。

所述BMS总控制器与主机模块通过CAN总线电连接。

所述主机模块与从机模块设置于一个密闭箱体内，主机模块和从机模块之间为无线连接，每个从机模块都有一个对应的ID地址，主机模块与从机模块之间数据的交互通过寻址方式，主机模块对外发送信号，从机模块接收主机模块对外发送的信号，只有对应ID地址的从机模块应答，应答的从机模块根据主机模块发出的信号执行相应操作，主机模块接收从机模块信号，根据ID地址的不同识别出不同ID地址的从机模块信号。

所述主机模块包括主机控制单元、主机光通讯模块和CAN总线模块。

所述主机控制单元分别与主机光通讯模块和CAN总线模块电连接。

所述主机控制单元用于主机模块的控制和管理。

所述主机光通讯模块用于与从机光通讯模块进行光通讯。

所述CAN总线模块用于与BMS总控制器进行信号传输。

所述从机模块包括从机控制单元、温度采集模块、电流采集模块、电压采集模块及从机光通讯模块，所述从机控制单元分别与温度采集模块、电流采集模块、电压采集模块及从机光通讯模块电连接。

所述从机控制单元用于从机模块的控制和管理。

所述温度采集模块用于采集电池组温度。

所述电流采集模块用于采集电池组电流。

所述电压采集模块用于采集电池组电压。

所述从机光通讯模块用于与主机光通讯模块进行光通讯。

所述BMS总控制器包括BMS总控制单元、电池组采集模块、绝缘阻抗检测模块、维修CAN模块、SOC计算模块、霍尔电流检测模块、电源控制模块、充电CAN模块、行车CAN模块，所述BMS总控制单元分别与电池组采集模块、绝缘阻抗检测模块、维修CAN模块、SOC计算模块、霍尔电流检测模块、电源控制模块、充电CAN块、行车CAN模块电连接。

所述BMS总控制单元用于BMS总控制器的控制和管理。

所述电池组采集模块用于采集电池组电压、电流、温度。

所述绝缘阻抗检测模块用于漏电检测、短路检测、电气保护。

所述维修CAN模块用于故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出，通过采集到的传感器信号，采用诊断算法诊断故障类型，并进行早期预警。

所述SOC计算模块通过对一段时间内电池组充入、放出的电荷进行统计，即电流在时间上的累积来计算剩余电量。

所述霍尔电流检测模块用于检测线路中的用电电流大小。

所述电源控制模块用于控制电能的分配，并优化起动发动机的电能供给。

所述充电CAN模块根据电池组的特性、温度高低以及充电机的功率等级，控制充电机给电池进行安全充电，防止电池组过充现象。

所述行车CAN模块根据电池组的特性、温度高低以及放电电流防止电池组过放电现象。

本实用新型的的有益效果：本实用新型的主机模块与从机模块之间采用光通讯技术实现数据交换，不需要连接线，避免了多组导线连接造成的线束繁琐复杂的问题，抗干扰能力强。每个从机模块都有一个对应的ID地址，主机模块与从机模块之间数据的交互通过寻址方式，传输速率可达4000次/秒。

主机模块为一个，从机模块为多个，每个从机模块管理一个电池组，主机模块和从机模块之间利用寻址方式应答，使主机模块与每个从机模块独立进行功率传输和信号传输，降低了系统设计和实现的难度，且有效的避免了多总线连接十几个、上百个电池组，线束连接繁多复杂，信号抗干扰能力弱的问题，避免了整个汽车动力电池的总电压高而导致器件耐压要求高而提升成本的问题。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的原理示意图。

图2为本实用新型的主机模块的原理示意图。

图3为本实用新型的从机模块的原理示意图。

图4为本实用新型的BMS总控制器的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，提供了一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统，包括BMS总控制器2、主机模块3、从机模块4和电池组5，所述从机模块4设有多个，所述电池组5设有多个，各个电池组5之间是串联关系，其中，每个电池组5上设有一个对应的从机模块4。所述电池组5与对应的从机模块4电连接。

所述BMS总控制器2与主机模块3通过CAN总线电连接。

所述主机模块3与从机模块4设置于一个密闭箱体1内，所述主机模块3和从机模块4之间的数据交互采用光通讯技术，主机模块3和从机模块4之间为无线连接，传输速率达4000次/秒。

如图2-3所示，具体的，主机模块3包括主机控制单元302、主机光通讯模块301和CAN总线模块303。

所述主机控制单元302分别与主机光通讯模块301和CAN总线模块303电连接。

所述主机控制单元302用于主机模块3的控制和管理。

所述主机光通讯模块301用于与从机光通讯模块401进行光通讯。

所述CAN总线模块303用于与BMS总控制器2进行信号传输。

具体的，从机模块4包括从机控制单元404、温度采集模块403、电流采集模块405、电压采集模块402及从机光通讯模块401，所述从机控制单元404分别与温度采集模块403、电流采集模块405、电压采集模块402及从机光通讯模块401电连接。

所述从机控制单元404用于从机模块4的控制和管理。

所述温度采集模块403用于采集电池组温度。

所述电流采集模块405用于采集电池组电流。

所述电压采集模块402用于采集电池组电压。

所述从机光通讯模块401用于与主机光通讯模块301进行光通讯。

如图4所示，所述BMS总控制器2包括BMS总控制单元206、电池组采集模块201、绝缘阻抗检测模块202、维修CAN模块203、SOC计算模块204、霍尔电流检测模块205、电源控制模块207、充电CAN模块208、行车CAN模块209，所述BMS总控制单元206分别与电池组采集模块201、绝缘阻抗检测模块202、维修CAN模块203、SOC计算模块204、霍尔电流检测模块205、电源控制模块207、充电CAN模块208、行车CAN模块209电连接。

所述BMS总控制单元206用于BMS总控制器2的控制和管理。

所述电池组采集模块201用于采集电池组电压、电流、温度。

所述绝缘阻抗检测模块202用于漏电检测、短路检测、电气保护。

所述维修CAN模块203用于故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出，通过采集到的传感器信号，采用诊断算法诊断故障类型，并进行早期预警。

所述SOC计算模块204通过对一段时间内电池充入、放出的电荷进行统计，即电流在时间上的累积来计算剩余电量。

所述霍尔电流检测模块205用于检测检测线路中的用电电流大小。

所述电源控制模块207用于控制电能的分配，并优化起动发动机的电能供给。

所述充电CAN模块208根据电池的特性、温度高低以及充电机的功率等级，控制充电机给电池组进行安全充电，防止电池组过充现象。

所述行车CAN模块209根据电池的特性、温度高低以及放电电流防止电池组过放电现象。

具体的，所述主机模块3、从机模块4和电池组5设置于一个密闭箱体1内，内部无光源，并且不受外界环境光干扰，主机模块3和从机模块4数据交互采用光通讯，主机模块3和从机模块4之间的数据交互利用光通信技术，每个从机模块4都有一个对应的ID地址，主机模块3与从机模块4之间数据的交互通过寻址方式，传输速率可达4000次/秒。主机模块3对外发送信号，从机模块4接收主机模块3对外发送的信号，只有对应ID地址的从机模块4应答，应答的从机模块4根据主机模块3发出的信号执行相应操作。主机模块3接收从机模块4信号，根据ID地址的不同识别出不同ID地址的从机模块4信号。

具体的，每个电池组5上各设有一个从机模块4，也就是说，一个电池组5对应一个从机模块4。每个从机模块4负责对应电池组5的实时电池充放电状态的采集，采集数据有电池组电压、电流、温度等，并向主机模块3传输数据，接收主机模块3发出的指令信号，控制对应电池组5的电气保护；由于动力电池都是串联使用的，所以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的基础。

具体的，主机模块3负责对多个从机模块4传输的数据进行运算、收集、处理，通过CAN总线与BMS总控制器2进行信息交互。主机模块3与多个从机模块4整体组成一套电池电压、电流、温度采集系统。

具体的，BMS总控制器2通过主机模块3上传的信息，对汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与主机模块3进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。

本实用新型的主机模块3与从机模块4之间采用光通讯技术实现数据交换，不需要连接线，避免了多组导线连接造成的线束繁琐复杂的问题，抗干扰能力强。每个从机模块4都有一个对应的ID地址，主机模块3与从机模块4之间数据的交互通过寻址方式，传输速率可达4000次/秒。

具体的，主机模块3为一个，从机模块4为多个，每个从机模块4管理一个电池组5，主机模块3和从机模块4之间利用寻址方式应答，使主机模块3与每个从机模块4独立进行功率传输和信号传输，降低了系统设计和实现的难度，且有效的避免了多总线连接十几个、上百个电池组，线束连接繁多复杂，信号抗干扰能力弱的问题，避免了整个汽车动力电池的总电压高而导致器件耐压要求高而提升成本的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种具有光通讯功能的汽车动力电池管理系统，其特征在于：包括BMS总控制器、主机模块、从机模块和电池组，所述从机模块设有多个，所述电池组设有多个，各个电池组之间是串联关系，其中，每个电池组上设有一个对应的从机模块，所述电池组与对应的从机模块电连接；所述BMS总控制器与主机模块通过CAN总线电连接；所述主机模块与从机模块设置于一个密闭箱体内，主机模块和从机模块之间为无线连接，每个从机模块都有一个对应的ID地址，主机模块与从机模块之间数据的交互通过寻址方式，主机模块对外发送信号，从机模块接收主机模块对外发送的信号，只有对应ID地址的从机模块应答，应答的从机模块根据主机模块发出的信号执行相应操作，主机模块接收从机模块信号，根据ID地址的不同识别出不同ID地址的从机模块信号。

2.根据权利要求1所述的汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述主机模块包括主机控制单元、主机光通讯模块和CAN总线模块，所述主机控制单元分别与主机光通讯模块和CAN总线模块电连接；所述主机控制单元用于主机模块的控制和管理，所述主机光通讯模块用于与从机光通讯模块进行光通讯，所述CAN总线模块用于与BMS总控制器进行信号传输。

3.根据权利要求1所述的汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述从机模块包括从机控制单元、温度采集模块、电流采集模块、电压采集模块及从机光通讯模块，所述从机控制单元分别与温度采集模块、电流采集模块、电压采集模块及从机光通讯模块电连接；所述从机控制单元用于从机模块的控制和管理，所述温度采集模块用于采集电池组温度，所述电流采集模块用于采集电池组电流，所述电压采集模块用于采集电池组电压，所述从机光通讯模块用于与主机光通讯模块进行光通讯。

4.根据权利要求1所述的汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述BMS总控制器包括BMS总控制单元、电池组采集模块、绝缘阻抗检测模块、维修CAN模块、SOC计算模块、霍尔电流检测模块、电源控制模块、充电CAN模块、行车CAN模块；所述BMS总控制单元分别与电池组采集模块、绝缘阻抗检测模块、维修CAN模块、SOC计算模块、霍尔电流检测模块、电源控制模块、充电CAN模块、行车CAN模块电连接。

5.根据权利要求4所述的汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述BMS总控制单元用于BMS总控制器的控制和管理，所述电池组采集模块用于采集电池组电压、电流、温度，所述绝缘阻抗检测模块用于漏电检测、短路检测、电气保护，所述维修CAN模块用于故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出，通过采集到的传感器信号，采用诊断算法诊断故障类型，并进行早期预警，所述SOC计算模块通过对一段时间内电池组充入、放出的电荷进行统计，即电流在时间上的累积来计算剩余电量，所述霍尔电流检测模块用于检测检测线路中的用电电流大小，所述电源控制模块用于控制电能的分配，并优化起动发动机的电能供给，所述充电CAN模块根据电池组的特性、温度高低以及充电机的功率等级，控制充电机给电池组进行安全充电，防止电池组过充现象，所述行车CAN模块根据电池组的特性、温度高低以及放电电流防止电池组过放电现象。