本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著新能源電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，電動(dòng)汽車的續(xù)航能力也越來越強(qiáng)，相應(yīng)地，動(dòng)力電池的電壓和容量也越來越高，基于CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))總線通訊的BMS(Battery Management System，電池管理系統(tǒng))分布式網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量越來越多，進(jìn)而使得CAN總線負(fù)載占用率越來越大。

目前，主流BMS組網(wǎng)方式基于SAE J1939協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)以一定時(shí)間間隔的方式將現(xiàn)場信息上傳給BMS主節(jié)點(diǎn)。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增大，網(wǎng)絡(luò)傳輸效率越來越低，出錯(cuò)率也越來越高。此外，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，例如，BMS主節(jié)點(diǎn)以及絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)死機(jī)或CAN總線通訊失效，可能造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)和人身安全事故，進(jìn)而釀成不可挽回的損失。

鑒于此，實(shí)有必要提供一種新的電池管理系統(tǒng)以克服上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)采用CANOPEN協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，提升了電池管理系統(tǒng)的安全性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電池管理系統(tǒng)，其應(yīng)用于電動(dòng)汽車中并對所述電動(dòng)汽車的電池包進(jìn)行管理；其中，所述電池包包括多個(gè)電池組，所述電池組包括若干單體電池；所述電池管理系統(tǒng)包括用于通信的CAN總線、用于估算所述電池包SOC的主機(jī)模塊、用于對所述電池進(jìn)行充放電管理的充電模塊、用于檢測所述電池組的絕緣值的絕緣檢測模塊以及用于均衡所述多個(gè)電池組中的單體電池的電量的多個(gè)均衡模塊；所述主機(jī)模塊包括主機(jī)主節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)副節(jié)點(diǎn)，并通過所述主機(jī)主節(jié)點(diǎn)或者所述主機(jī)副節(jié)點(diǎn)與所述CAN總線進(jìn)行連接通信；所述充電模塊包括充電從節(jié)點(diǎn)以及充電從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)，并通過所述充電從節(jié)點(diǎn)或者所述充電從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)與所述CAN總線進(jìn)行連接通信；所述絕緣檢測模塊包括絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)以及絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)，并通過所述絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)或者所述絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)與所述CAN總線進(jìn)行連接通信；所述每個(gè)均衡模塊包括均衡從節(jié)點(diǎn)以及均衡從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)，并通過所述均衡從節(jié)點(diǎn)或者所述均衡從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)與所述CAN總線進(jìn)行連接通信。

本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)采用CANOPEN協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，每一個(gè)模塊節(jié)點(diǎn)采取冗余設(shè)計(jì)的方式，但同時(shí)只有其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于任務(wù)狀態(tài)，且網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過心跳報(bào)文相互監(jiān)督，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，其對應(yīng)的副節(jié)點(diǎn)立即進(jìn)入任務(wù)模式，進(jìn)而提升所述電池管理系統(tǒng)的安全性。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中提供的電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中各模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

請參閱圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例中提供的電池管理系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。所述電池管理系統(tǒng)100應(yīng)用于電動(dòng)汽車中并對所述電動(dòng)汽車的電池包進(jìn)行管理。其中，所述電池包包括多個(gè)電池組，所述電池組包括若干單體電池。具體地，所述電池管理系統(tǒng)100包括CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))總線10、與所述CAN總線相連的主機(jī)模塊20、充電模塊30、絕緣檢測模塊40、多個(gè)均衡模塊50以及GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線服務(wù))通訊模塊60。在本實(shí)施方式中，所述電池管理系統(tǒng)100采用CANOPEN協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理以實(shí)現(xiàn)各模塊之間的通信。

所述主機(jī)模塊20用于估算所述電池包的SOC(State of Charge，荷電狀態(tài))，即電池剩余電量，并保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對所述電池包的損傷，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)所述電池保的荷電狀態(tài)。此外，所述主機(jī)模塊20還用于檢測所述電池組中的單體電池功能是否正常，并及時(shí)對所述單體電池的有效性進(jìn)行判斷，若發(fā)現(xiàn)所述電池包中有單體電池失效、將要失效或與其它單體電池不一致性增大時(shí)，則發(fā)出第一告警信號(hào)以提示所述單體電池異常。在本實(shí)施方式中，所述主機(jī)模塊20包括主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21以及主機(jī)副節(jié)點(diǎn)22，所述主機(jī)模塊20可以通過所述主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21或者所述主機(jī)副節(jié)點(diǎn)22與所述CAN總線10進(jìn)行連接通信，并當(dāng)檢測到所述單體電池異常時(shí)，還將所述第一告警信號(hào)通過所述CAN總線10發(fā)送至所述GPRS通訊模塊60。

所述充電模塊30用于對所述電池進(jìn)行充放電管理。具體地，所述充電模塊30包括充電從節(jié)點(diǎn)31以及充電從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)32。所述充電模塊30可以通過所述充電從節(jié)點(diǎn)31或者所述充電從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)32與所述CAN總線10進(jìn)行連接通信。

所述絕緣檢測模塊40用于檢測所述電池組的絕緣值，并當(dāng)所述電池組的絕緣值低于預(yù)設(shè)值時(shí)發(fā)出第二告警信號(hào)。在本實(shí)施方式中，所述絕緣檢測模塊40包括絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)41以及絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)42，所述絕緣檢測模塊40可以通過所述絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)41或者所述絕緣檢測從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)42與所述CAN總線10進(jìn)行連接通信。進(jìn)一步地，當(dāng)所述電池組的絕緣值過低時(shí)，所述絕緣檢測模塊40將所述第二告警信號(hào)通過所述CAN總線10發(fā)送至所述GPRS通訊模塊60。

所述多個(gè)均衡模塊50用于均衡所述多個(gè)電池組中的單體電池的電量，進(jìn)而使得所述電池組中各個(gè)單體電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，所述多個(gè)均衡模塊50與所述多個(gè)電池組一一對應(yīng)。進(jìn)一步地，所述每個(gè)均衡模塊50包括均衡從節(jié)點(diǎn)51以及均衡從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)52，所述每個(gè)均衡模塊50通過所述均衡從節(jié)點(diǎn)51或者所述均衡從節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)52與所述CAN總線10進(jìn)行連接通信。

所述GPRS通訊模塊60用于接收所述第一告警信號(hào)以及所述第二告警信號(hào)，并將所述第一告警信號(hào)以及所述第二告警信號(hào)發(fā)送至遠(yuǎn)端服務(wù)器或者監(jiān)控者的手持設(shè)備，例如手機(jī)，以實(shí)時(shí)傳達(dá)所述電池包的告警信息，進(jìn)而能及時(shí)通知相關(guān)人員做出緊急處理措施，從而能夠避安全事故的發(fā)生。在本實(shí)施方式中，所述GPRS通訊模塊60包括GPRS通訊節(jié)點(diǎn)61以及GPRS通訊節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)62，所述GPRS通訊模塊60通過所述GPRS通訊節(jié)點(diǎn)61或者所述GPRS通訊節(jié)點(diǎn)副節(jié)點(diǎn)62與所述CAN總線10進(jìn)行連接通信。

請?jiān)賲㈤唸D2，其為各模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。所述主機(jī)模塊20、充電模塊30、絕緣檢測模塊40、多個(gè)均衡模塊50以及GPRS通訊模塊60均包括BMS系統(tǒng)設(shè)備子協(xié)議101、對象字典102以及通訊接口103以支撐所述CANOPEN協(xié)議。其中，所述對象字典102具體包括數(shù)據(jù)類型、通訊對象以及應(yīng)用對象。所述通訊接口103包括NMT(Network management，網(wǎng)絡(luò)管理)協(xié)議、心跳協(xié)議(Heartbeat protocol)、SDO(Service Data Object，服務(wù)數(shù)據(jù)對象)協(xié)議以及PDO(Process data object，過程數(shù)據(jù)對象)協(xié)議。其中，所述NMT協(xié)議用于改變模塊的狀態(tài)。所述心跳協(xié)議用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)及確認(rèn)其正常工作。具體地，心跳信息的生產(chǎn)者周期性的送出功能碼1110、ID為本身節(jié)點(diǎn)ID的信息，信息的數(shù)據(jù)部份有一個(gè)表示節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的位。而心跳信息的消費(fèi)者負(fù)責(zé)接收上述數(shù)據(jù)，若在指定時(shí)間內(nèi)，消費(fèi)者均未收到信息，可判定心跳信息的生產(chǎn)者故障或錯(cuò)誤。所述SDO協(xié)議用于存取遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的對象字典、讀取或設(shè)定其中的數(shù)據(jù)。所述PDO協(xié)議用于在許多節(jié)點(diǎn)之間交換即時(shí)的數(shù)據(jù)。

下面對所述電池管理系統(tǒng)100使用CANOPEN協(xié)議進(jìn)行工作原理進(jìn)行說明。

當(dāng)所述電池管理系統(tǒng)100上電后，所述各功能節(jié)點(diǎn)進(jìn)入初始化狀態(tài)，并發(fā)送BOOT-UP啟動(dòng)報(bào)文，同時(shí)通知BMS的主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21進(jìn)入預(yù)操作狀態(tài)；在預(yù)操作狀態(tài)中，所述主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21首先通過”Connect_Remote_Node”報(bào)文(為一個(gè)CAL NMT服務(wù))和其連接的主機(jī)模塊20建立對話。若對話建立成功，其通訊接口103(SDO和PDO)用CAL DBT服務(wù)分配好各從節(jié)點(diǎn)的ID，從而實(shí)現(xiàn)了通訊ID地址的動(dòng)態(tài)分配。此外，在預(yù)操作狀態(tài)中，所述主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21還通過SDO服務(wù)數(shù)據(jù)對象配置各從節(jié)點(diǎn)和副節(jié)點(diǎn)對象字典102。具體地，在本實(shí)施方式中，所述電池管理系統(tǒng)100各個(gè)功能節(jié)點(diǎn)對象字典102配置了PDO通信參數(shù)、映射參數(shù)以及SDO接收參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述主機(jī)模塊20還依據(jù)任務(wù)繁忙程度分配同步SYNC數(shù)據(jù)服務(wù)，整體協(xié)調(diào)同步各節(jié)點(diǎn)PDO數(shù)據(jù)傳輸；其中，各節(jié)點(diǎn)對象字典102還配置了Heartbeat心跳報(bào)文參數(shù)；主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21配置完成后發(fā)送Start_Remote_node(0x01)報(bào)文，讓各個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入操作運(yùn)行狀態(tài)；各從節(jié)點(diǎn)設(shè)置為Heartbeat心跳報(bào)文生產(chǎn)者，副節(jié)點(diǎn)作為Heartbeat心跳報(bào)文消費(fèi)者，且為Heartbeat節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)超時(shí)值，當(dāng)其中一個(gè)從節(jié)點(diǎn)因出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)生超時(shí)，斷開該從節(jié)點(diǎn)連接，該從節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的副節(jié)點(diǎn)升級(jí)為相應(yīng)功能節(jié)點(diǎn)繼續(xù)工作。

當(dāng)主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21自身工作量繁忙時(shí)，可以讓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他從節(jié)點(diǎn)例如，如絕緣檢測模塊40或者GPRS通訊模塊60發(fā)布SYNC同步報(bào)文；主機(jī)主節(jié)點(diǎn)21還根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量動(dòng)態(tài)調(diào)整SYNC報(bào)文發(fā)送時(shí)間，通過SDO服務(wù)，重新對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。當(dāng)BMS網(wǎng)絡(luò)增加從節(jié)點(diǎn)時(shí)，可自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)ID，然后通過SDO服務(wù)配置該從節(jié)點(diǎn)對象字典102，從而達(dá)到自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓展功能。

本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)100中采用CANOPEN協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，每一個(gè)模塊節(jié)點(diǎn)采取冗余設(shè)計(jì)的方式，但同時(shí)只有其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于任務(wù)狀態(tài)，且網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過心跳報(bào)文相互監(jiān)督，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，其對應(yīng)的副節(jié)點(diǎn)立即進(jìn)入任務(wù)模式，進(jìn)而使得所述電池管理系統(tǒng)100的安全性能大大提升。進(jìn)一步地，所述主機(jī)模塊20還依據(jù)任務(wù)繁忙程度動(dòng)態(tài)分配任務(wù)給子節(jié)點(diǎn)，并在系統(tǒng)工作中可動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)地址ID以及動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的參數(shù)配置，進(jìn)而使得現(xiàn)場數(shù)據(jù)得到有效及時(shí)處理，網(wǎng)絡(luò)效率大大提升。此外，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持動(dòng)態(tài)分配節(jié)點(diǎn)地址ID，使得組網(wǎng)拓展性無需人工介入，杜絕了生產(chǎn)及維護(hù)的出錯(cuò)率，且降低人工成本。

本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。