一种电池系统编码成组方法与流程

1.本发明属于电池系统技术领域，具体涉及一种电池系统编码成组方法。


背景技术：

2.电动汽车中的电池系统包括多个电池箱。在设计之初，会根据不同支路的电压高低，设计装配电池箱，也就是说，在车辆型号固定后，车上哪个地方装配什么型号的电池箱都是设计好的，不能随便装配，否则不同支路的电压会产生差异。而且，电池箱的编号也是确定好的，不能随意编号，否则不能准确监控每一串单体电池的实时状态。
3.每个电池箱内部均有一个电池管理系统从控制器，电池管理系统从控制器与电池管理系统主控制器进行通信。目前，大多数的电池箱采用有线通讯的方式，即电池管理系统从控制器采用有线通讯方式与电池管理系统主控制器实现数据交互，其成组是通过主控制器的低压通讯线束进行成组的。如图1所示，电池箱的编号是通过对比高压采样线束上的电压来进行排序的，即通过电源系统总负，给所有的电池管理系统从控制器(图1中的bms从)一个共同的电压基准，bms从控采集高压编号线束上的电压，并发送给电池管理系统主控制器(bms主控)，bms主控接收从控发出的电压，并对电压按照大小进行排序，进而对bms从控进行编号，该编号就是电池箱的编号。但是该种成组方式存在如下问题：必须接通高压后才能编码；风险大，有线通讯的接插件和线束的故障率高；且连接线束较多，不美观；当一个从控制器出现故障时，会影响到其他箱体的编码，可靠性差。
4.为了解决该问题，可采用无线通讯的电池管理系统，例如授权公告号为cn205440016u的中国实用新型专利便是如此，每个电池箱内部的从控单元(电池管理系统从控制器)通过无线通讯方式与主控单元(电池管理系统主控制器)进行通讯，各个从控制器和主控制器在同一个通信网络中。如何简单、快速的编码成组，以及通讯过程中如何不受其他车辆的干扰是急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种电池系统编码成组方法，用以实现简单、快速的无线组网。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
7.本发明提供了一种电池系统编码成组方法，包括如下步骤：
8.按照电池箱在动力线路中的顺序，逐个扫描电池箱上的标签，以获取电池箱信息，以及电池箱的无线通讯模块的物理地址信息；
9.将获取的电池箱的信息与配置库中存储的电池箱的信息进行匹配，按照配置库中的存储顺序逐个核对各个位置的电池箱是否正确，若每个位置的电池箱均正确，则判定为电池系统匹配成功；其中，配置库中存储有各个位置指定的电池箱的信息，存储顺序与所述电池箱在动力线路中的顺序相同；
10.在电池系统匹配成功后，为每个电池箱分配不同的无线网络编号，并且将该无线网络编号与对应的无线通讯模块的物理地址信息绑定，然后将所有的无线网络编号分配情
况、绑定情况发送给每个电池箱；
11.所有电池箱进而进行无线组网。
12.上述技术方案的有益效果为：本发明按照电池箱在动力线路中的顺序，逐个扫描电池箱上的标签，以获取电池箱的信息以及电池箱的无线通讯模块的物理地址信息，并将电池箱的信息与配置库中的存储的信息相匹配，匹配成功后便可为每个电池箱分配不同的无线网络编号，并与对应的无线通讯模块的物理地址信息绑定，将这些信息发送给每个电池箱，便可进行无线组网。该方法简单，且能够快速准确地通过无线通讯将正确的无线网络编号分配给正确的电池箱，实现无线组网。而且，相较于有线的方式，故障率低，可靠性高。
13.进一步的，为了过滤掉其他车辆的信号，所述配置库中还存储有各种车型，每种车型对应一组各个位置指定的电池箱的信息。
14.进一步的，若匹配不成功，则按照配置库中存储的各个位置指定的电池箱的信息，更换错误的电池箱，以使每个位置的电池箱均正确。
15.进一步的，所述电池箱的信息包括电池箱的型号。
16.进一步的，所述配置库中还存储有电池管理系统主控制器、充电控制器、整车控制器、以及绝缘监测控制器中的至少一个控制器指定使用的无线通讯模块的信息；该方法还包括如下步骤：
17.逐个扫描电池管理系统主控制器、充电控制器、整车控制器、以及绝缘监测控制器中与配置库中存储的信息相关的控制器上的标签，以获取对应的无线通讯模块的信息以及对应的无线通讯模块的物理地址信息；
18.将获取的无线通讯模块的信息与配置库中存储的无线通讯模块的信息相匹配，以核对使用的各个无线通讯模块是否正确，若使用的每个无线通讯模块均正确，则判定为无线通讯模块匹配成功。
19.进一步的，所述无线通讯模块的信息包括无线通讯模块的型号。
附图说明
20.图1是现有技术的编码成组方式；
21.图2是本发明的基于无线通讯的电池管理系统示意图；
22.图3是本发明的电池系统编码成组方法的流程图；
23.图4是本发明的成组后发送数据的流程图；
24.图5是本发明的成组后接收数据的流程图。
具体实施方式
25.本发明的车辆中的电池管理系统，采用采用无线通讯方式，即每个电池箱内部有一个电池管理系统从控制器(简称为bms从控)，该bms从控通过无线通讯方式与bms主控进行通讯。而且，如图2所示，信息处理中心mcu、充电控制器、绝缘监测控制器等均有无线通讯模块，所有具有无线通讯模块的控制器均处于同一网络中，可实现相互之间的数据交互。
26.在每个电池箱上均贴有二维码标签，该二维码标签包含有该电池箱的信号(包括电池箱的型号)和电池箱的无线通讯模块的物理地址信息(称为电池箱id)。在每辆车的车架上也贴有二维码标签，该二维码表前包含有车辆型号。在电池管理系统主控制器、充电控
制器、整车控制器、以及绝缘监测控制器上也贴有二维码标签，该二维码标签包含有所使用的无线通讯模块的型号和对应的无线通讯模块的物理地址信息(称为控制器id)。
27.为了获取每个电池箱的信息，可通过手持式扫码枪对每个二维码标签进行扫描。而且，该手持式扫码枪还具有显示界面和无线通讯模块，可将采集的各个电池箱的信息进行显示，还可将获取的信息通过无线通讯模块传输给信息处理中心mcu，以供信息处理中心mcu根据这些信息进行编码成组。
28.信息处理中心mcu可获取配置库中的信息。由于在车辆型号固定后，车上哪个地方装配什么型号的电池箱都是设计好的，不能随便装配。故配置库中存储有各种车型的配置表，每个配置表存放的是各个位置处指定放置的电池箱的信息(包括电池箱的型号)以及各个控制器的信息(包括控制器所使用的无线通讯模块的型号)，电池箱的信息是按照电压电动势的高低顺序存储的，即电池箱在动力线路中的顺序存储的。
29.基于上述硬件设备，可实现本发明的一种电池系统编码成组方法，其流程如图3所示，步骤如下：
30.步骤一，通过手持扫码枪扫描贴在车架上的二维码标签，以获取车型信息，并将该信息发送给信息处理中心mcu。信息处理中心mcu从配置库中调用该车型对应的配置表。或者在获取车型信息后，通过手持扫码枪直接显示出来，此时工作人员根据车型信息从配置库中调用该车型对应的配置表。
31.步骤二，按照电池箱在动力连接线路中的顺序，通过手持扫码枪逐一扫描所有电池箱上的二维码标签，以按照顺序获取各个电池箱的信息，包括各个电池箱的型号。并将这些信息通过手持扫码枪的无线通讯模块传输给信息处理中心mcu。
32.步骤三，信息处理中心mcu根据调用出的配置表，将获取的电池箱的型号逐一和配置表中的电池箱的型号信息进行匹配，以核对该车辆各个位置处放置的电池箱是否正确，是否与该车型指定位置的型号相一致：若匹配结果为某一或者某些位置处放置的电池箱的型号不正确，则在这些位置处，按照配置表中的型号要求，更换型号错误的电池箱为型号正确的电池箱；若每个位置处放置的电池箱均正确，则判定为电池箱匹配成功。
33.步骤四，在电池箱匹配成功的情况下，按顺序给每个电池箱分配无线网络编号(以下简称编号)，以将该编号和该电池箱的id绑定。这样一来，在后续数据传输处理过程中，bms从控将采集到的电芯信息连同电池箱的编号一同传输给bms主控，bms主控便可知是第几个电池箱第几个电芯的信息。编号的分配，还可通过手持扫码枪的人机交互输入。
34.步骤五，继续扫描贴在电池管理系统主控制器、充电控制器、整车控制器、以及绝缘监测控制器上的二维码标签，以获取这些控制器所使用的无线通讯模块的型号。并将这些信息通过手持扫码枪的无线通讯模块传输给信息处理中心mcu。
35.步骤六，信息处理中心mcu根据调用出的配置表，将获取的控制器所使用的无线通讯模块的型号逐一和配置表中的无线通讯模块的型号信息进行匹配，以核对各个控制器所使用的无线通讯模块的型号是否正确，是否与该车型的指定型号相一致：若均一致，每个控制器所使用的无线通讯模块型号均正确，则判定为无线通讯模块匹配成功。
36.步骤七，在无线通讯模块匹配成功的情况下，按顺序给每个控制器分配网线网络编号，并将该编号和各个控制器的id绑定。此时，说明整个电源系统安装正确。
37.步骤八，利用上述信息，便形成了该车辆的无线配置库，包括vin、无线通讯模块id
列表、秘钥，并将该无线配置库写入所有的无线通讯模块中。至此，便可进行组网。
38.在下一次上电唤醒电源系统的时候，各个无线通讯模块发出自己对应的id地址，bms依靠无线配置库，对收到的无线通讯模块地址进行过滤，实现将其他车辆的无线信号过滤掉，提高了无线通讯的效率。
39.为了确保无线系统不被外界系统有意或无意的干扰，本发明还提出一种定期更换秘钥的方法。在第一次成组的时候，通过手持扫码器的显示界面，给所有无线通讯模块分配一个统一的秘钥，秘钥可以加载在id和编号之后，(即id+编号+秘钥＝口令)。
40.这样一来，编码成组之后的数据发送流程如图4所示：首先bms从控将数据(可为电压、温度或者命令数据)根据协议形成报文数据，然后使用指定的加密算法和报文数据计算秘钥；接着按照编号+id+报文数据+秘钥的方式形成发送数据，通过其无线通讯模块发送给bms主控。
41.编码成组之后的数据接收流程如图5所示：首先bms主控接收bms主控发送的数据，然后编号和id是否在本车辆的无线配置库中，如果不在，则舍弃该报文数据；如果在，利用指定的加密算法计算报文对应的秘钥，并校验计算出的秘钥和接收报文中的秘钥是否一致，若不一致，同样舍弃该报文数据，如果一致，则利用指定的协议对报文数据进行解析，斌个根据id和编号的绑定关系，解析是哪一串的信息。
42.bms主、从控制器的秘钥采用同时更新机制，比如在每次上电唤醒无线通讯模块时，所有无线通讯模块握手成功后，统一更换秘钥，在下一次通讯时刻，采用新的秘钥和口令，也可以选择统一定期更换秘钥，只要确保所有无线通讯模块同时更换共同的秘钥，并且同步更新配对数据库中的秘钥，就能确保重组时使用新秘钥握手成功，这样能有效提高整个无线系统的安全性和信号完整性。在车辆重新上电时，都需要成组，都会用到该车辆首次成组时用到的无线配置库；车辆维护更换电池箱时，需要更新无线配置库，更新其中的无线id列表；车辆上拆下的电池箱梯次利用时，可以使用本发明中的技术进行快速成组；为了加强数据的安全性，可以引入定期更新秘钥的机制，在每一次重新上电的后，在不影响正常bms工作的情况下，所有无线模块同步更换秘钥，能够提高无线系统的破解难度；
43.本发明能够快速准确地通过无线通讯模块将正确的无线网络编号分配给正确的电池箱。而且，本发明采用手持扫码枪(也可以使用其他形式的输入信息的方式)，将各个无线通讯模块的电池信息采集到手持扫码枪的显示设备中，按照预定的扫描顺序，对电池箱逐个编码；也可以采用全部采集完后，逐个分配编码的方法，均都能在装配工序中自动实现电池箱的标号。
44.而且，本发明制定双重检验机制，第一道检验是在扫描电池箱和无线通讯模块的时候，核对电池箱和部件型号和此车型在该位置指定的电池箱和部件型号是否匹配，确保电源系统安装正确，编号正确；第二道检验是通过vin、id、秘钥多重保护机制，保证无线模块主控收集到的信息是准确的，完整的，安全的。