一种电动汽车电池管理系统的自动编址方法和装置与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车电池管理系统的自动编址方法和装置。

背景技术：

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。

电池管理系统(Battery Management System，BMS)是电动汽车的核心部件。BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充放电与预充控制；均衡管理和热管理等。对电池管理系统产品的测试是设计、生产阶段需要开展的重要工作。

BMS主要由三部分构成：一个主控模块、多个从控模块和一个高压模块。目前针对从控模块和高压模块的编址工作主要是由人工完成。

然而，由于电池数量众多，物理分布较为复杂，对电池管理系统各个模块进行人工编址工作量大且容易出错。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电动汽车电池管理系统的自动编址方法和装置，从而降低工作量和出错概率。

一种电动汽车电池管理系统的自动编址方法，所述电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块，该方法包括：

将所述从控模块的控制器局域网络标识与所述高压模块的控制器局域网络标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存所述特定值；

按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；

主控模块根据接收到包含所述特定值的控制器局域网报文的时间顺序，基于所述特定值为所述从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，在为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识之后，该方法还包括：

当从控模块或高压模块出现标识错误时，主控模块将从控模块和高压模块的控制器局域网络标识设置为所述特定值；

将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离；

按照电池的物理分布位置，再次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；

主控模块根据再次接收到包含所述特定值的控制器局域网报文的时间顺序及所述特定值，再次为所述从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，所述从控模块或高压模块出现标识错误包括：

从控模块之间共同占用相同的控制器局域网络标识；或

从控模块与高压模块共同占用相同的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当出现故障从控模块时，将所述故障从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离；

将用于替换所述故障从控模块的更新从控模块的控制器局域网络标识设置为所述特定值，并将所述更新从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相连接；

主控模块从所述更新从控模块接收包含所述特定值的控制器局域网报文，将所述更新从控模块的控制器局域网络标识设置为与所述故障从控模块分配的控制器局域网络标识相同。

在一个实施方式中，所述故障从控模块的数目为多个；

所述将更新从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相连接包括：按照电池的物理分布位置，依次将各个更新从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；

所述主控模块从更新从控模块接收包含所述特定值的控制器局域网报文，将更新从控模块的控制器局域网络标识设置为与故障从控模块分配的控制器局域网络标识相同，包括：

主控模块根据从各个更新从控模块接收到包含特定值的控制器局域网报文的时间顺序，将各个更新从控模块的控制器局域网络标识分别设置为与各自对应的故障从控模块分配的控制器局域网络标识相同。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当出现故障高压模块时，将所述故障高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离；

将用于替换所述故障高压模块的更新高压模块的控制器局域网络标识设置为所述特定值，并将所述更新高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相连接；

主控模块从所述更新高压模块接收包含所述特定值的控制器局域网报文，将所述更新高压模块的控制器局域网络标识设置为与所述故障高压模块分配的控制器局域网络标识相同。

一种电动汽车电池管理系统的自动编址装置，所述电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块，该装置包括：

设置模块，用于将所述从控模块的控制器局域网络标识与所述高压模块的控制器局域网络标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存所述特定值；

连接模块，用于按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；

使能模块，用于使能主控模块根据接收到包含所述特定值的控制器局域网报文的时间顺序，基于所述特定值为所述从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，还包括：

纠错模块，用于在为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识之后，当从控模块或高压模块出现标识错误时，主控模块将从控模块和高压模块的控制器局域网络标识设置为所述特定值，将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离，按照电池的物理分布位置，再次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接，使能主控模块根据再次接收到包含所述特定值的控制器局域网报文的时间顺序及所述特定值再次为所述从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，所述从控模块或高压模块出现标识错误包括：

从控模块之间共同占用相同的控制器局域网络标识；或

从控模块与高压模块共同占用相同的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，还包括：

更换模块，用于当出现故障从控模块时，将所述故障从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离，将用于替换所述故障从控模块的更新从控模块的控制器局域网络标识设置为所述特定值，并将所述更新从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相连接，使能主控模块从所述更新从控模块接收包含所述特定值的控制器局域网报文，使能主控模块将所述更新从控模块的控制器局域网络标识设置为与所述故障从控模块分配的控制器局域网络标识相同。

从上述技术方案可以看出，电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块，该方法包括：将从控模块的控制器局域网络标识与高压模块的控制器局域网络标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存特定值；按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；主控模块根据接收到包含特定值的控制器局域网报文的时间顺序，基于特定值为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。可见，本发明实施方式实现增量式自动编址，可以降低工作量和出错概率。

而且，本发明实施方式不增加硬件成本，而且操作简单方便。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明电动汽车电池管理系统的自动编址方法流程图。

图2为本发明电动汽车电池的从控模块的示范性电路结构图。

图3为本发明从控模块构成的电池管理系统的示范性结构图。

图4为本发明电动汽车电池管理系统的自动编址装置结构图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

控制器局域网(Controller Area Network，CAN)通信是汽车电子广泛应用的通信方式，电动汽车也不例外。本发明利用CAN通信进行增量式自动编址，不增加硬件成本，提高了电池管理系统生产和使用效率。

图1为本发明电动汽车电池管理系统的自动编址方法流程图。电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块。

高压模块一般为一个，通常用于采集整个电池包的总电压、预充电压、总电流和绝缘电阻值。

从控模块一般为多个，分别用于采集相应电池模块的电池参数。电池参数包括：电池模块内单体串数；电池模块内单体并数；电池模块内温度采样点个数；电池类型；电池模块总电压；从控模块内部温度；所有单体电池电压信息；所有温度采集点温度信息；最高单体电池电压值；最高温度值；最高单体电池电压值对应的单体电池序号；最高温度值对应的温度采集点序号；最低单体电池电压值；最低温度值；最低单体电池电压值对应的单体电池序号；最低温度值对应的温度采集点序号；软件版本号；硬件版本号；单体电池电压合格范围；温度合格范围；单体电池电压检测结果显示灯状态；温度检测结果显示灯状态，等等。

主控模块一般为一个，用于从高压模块和从控模块收集数据，并执行生成电池控制命令等处理。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：将从控模块的CAN标识与高压模块的CAN标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存特定值。

在这里，可以在工厂生产设置过程中，预先将从控模块的CAN标识与高压模块的CAN标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存特定值。

步骤102：按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的CAN通信总线连接。

比如，可以依据电池分布物理位置的顺时针顺序，依次将电动汽车上的所有从控模块和高压模块接入CAN通信总线。从控模块和高压模块接入到CAN通信总线后，立刻发送包含特定值的CAN报文。因此，从控模块和高压模块发送包含特定值的CAN报文的时间顺序，对应于电池分布物理位置的顺时针顺序。也就是说，主控模块接收到包含特定值的CAN报文的时间顺序，对应于电池分布物理位置的顺时针顺序。

类似地，可以依据电池分布物理位置的逆时针顺序，依次将电动汽车上的所有从控模块和高压模块接入CAN通信总线。从控模块和高压模块接入到CAN通信总线后，立刻发送包含特定值的CAN报文。因此，从控模块和高压模块发送包含特定值的CAN报文的时间顺序，对应于电池分布物理位置的逆时针顺序。也就是说，主控模块接收到包含特定值的CAN报文的时间顺序，对应于电池分布物理位置的逆时针顺序。

步骤103：主控模块根据接收到包含特定值的CAN报文的时间顺序，基于特定值为从控模块与高压模块设置相互区分的CAN标识。

比如，当主控模块接收到第一个模块接入的CAN通信报文后，将其地址(即CAN标识)设定为1号(具体标识为特定值加一)；第二个模块设定为2号(具体标识为特定值加二)，第三个模块设定为3号(具体标识为特定值加三)，以此类推。

当主控模块检测到所有从控模块和高压模块都接入后，增量式自动编址完成。

举例：假定有12个从控模块和1个高压模块。

首先，将12个从控模块和高压模块的CAN标识(地址)都设置为0x00。

然后，依据物理位置顺时针将所有控模块和高压模块板依次接入CAN通信总线。主控模块接收到第一个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x001；主控模块接收到第二个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x002；主控模块接收到第三个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x003；主控模块接收到第四个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x004；主控模块接收到第五个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x005；主控模块接收到第六个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x006；主控模块接收到第七个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x007；主控模块接收到第八个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x008；主控模块接收到第九个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x009；主控模块接收到第十个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x00A；主控模块接收到第十一个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x00B；主控模块接收到第十二个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x00C；主控模块接收到第十三个模块接入的CAN通信报文后，将CAN标识(地址)设定为0x00D。

当主控模块检测到所有从控模块(12个)和高压模块(1个)都接入后，增量式自动编址完成。

可见，本发明实施方式可以通过CAN通信方式实现增量式自动编址，可以降低工作量和出错概率。而且，本发明实施方式既不增加硬件成本，而且操作简单方便。

在一个实施方式中，在为从控模块与高压模块设置相互区分的CAN标识之后，该方法还包括：

当从控模块或高压模块出现标识错误时，主控模块将从控模块和高压模块的CAN标识设置为特定值；

将从控模块和高压模块与电池管理系统的CAN总线相分离；

按照电池的物理分布位置，再次将从控模块和高压模块与电池管理系统的CAN通信总线连接；

主控模块根据再次接收到包含特定值的CAN报文的时间顺序及特定值，再次为从控模块与高压模块设置相互区分的CAN标识。

在一个实施方式中，从控模块或高压模块出现标识错误包括：从控模块之间共同占用相同的CAN标识；或，从控模块与高压模块共同占用相同的CAN标识。

可见，当出现标识错误时，本发明实施方式的主控模块发送指令将所有节点(包括从控模块和高压模块)的CAN标识设置为缺省值，并且重新编址，从而可以克服标识错误。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当出现故障从控模块时，将故障从控模块与电池管理系统的CAN通信总线相分离；

将用于替换故障从控模块的更新从控模块的CAN络标识设置为特定值，并将更新从控模块与电池管理系统的CAN总线相连接；

主控模块从更新从控模块接收包含特定值的控制器局域网报文，将更新从控模块的CAN标识设置为与故障从控模块分配的CAN标识相同。

比如，当任意从控模块故障需要更换时，主控模块自动识别该故障从控模块的ID并将其编址为原有地址。举例说明：当CAN标识为0x005的从控模块故障时，故障从控模块首先与CAN总线分离，当接入新的更新从控模块后，更新从控模块的默认地址为0x000。主控模块识别总线中唯一的一个默认地址，并检查到ID缺失0x005，则将现有0x000地址设定为0x005，由此完成自动编址。

在一个实施方式中，故障从控模块的数目为多个；将更新从控模块与电池管理系统的CAN总线相连接包括：按照电池的物理分布位置，依次将各个更新从控模块与电池管理系统的CAN总线连接；主控模块从更新从控模块接收包含特定值的CAN报文，将更新从控模块的CAN标识设置为与故障从控模块分配的CAN标识相同，包括：主控模块根据从各个更新从控模块接收到包含特定值的CAN报文的时间顺序，将各个更新从控模块的CAN标识分别设置为与各自对应的故障从控模块分配的CAN标识相同。

可见，即使故障从控模块的数目为多个，本发明实施方式也非常便利地实现了更换，而且，更新从控模块的CAN标识与被替换的故障从控模块的CAN标识保持相同，从而便于CAN通信的维持。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当出现故障高压模块时，将故障高压模块与电池管理系统的CAN总线相分离；

将用于替换故障高压模块的更新高压模块的CAN标识设置为特定值，并将更新高压模块与电池管理系统的CAN总线相连接；

主控模块从更新高压模块接收包含特定值的CAN报文，将更新高压模块的CAN标识设置为与故障高压模块分配的CAN标识相同。

本发明实施方式适用于多种类型的从控模块。

优选地，本发明实施方式提出的从控模块包括：负温度系数热敏电阻；包含隔离式通信接口的电压采集芯，与负温度系数热敏电阻和电池模块中的多个单体电池分别连接，用于采集各个单体电池的单体电池电压和电池模块总电压，并采集负温度系数热敏电阻提供的电池温度；供电模块303，用于为电压采集芯片供电；电压采集芯，还用于经由隔离式通信接口以隔离式通信方式向隔离式通信芯片发送各个单体电池的单体电池电压、电池模块总电压和电池温度。本发明实施方式提出的从控模块，完成了电池管理系统前端的所有信号采集工作，可以在所有车型的标准箱中配套使用，极大方便了生产和装配，可以降低开发、生产和装配成本，还可以提高从控模块的测试效率。

图2为本发明电动汽车电池管理系统从控模块的示范性电路图。

如图2所示，LTC6804-2芯片作为电压采集芯片，分别与12串单体电池连接。这12串单体电池具体包括：Cell1、Cell2、Cell3、Cell4、Cell5、Cell6、Cell7、Cell8、Cell9、Cell10、Cell11和Cell12。

电阻R3、电阻C4、负温度系数热敏电阻NTC1构成串联分压电路。负温度系数热敏电阻NTC1的两端电压由运算放大器U1A(作为跟随器)跟随后输出到电阻R6和电容C5构成的低通滤波器，最终由LTC6804-2芯片的GPIO1引脚采集，并进行A/D转换。A/D转换后的数据由电池管理系统的主控模块进行计算获得当前温度值。NTC2模块电路工作原理与NTC1相同，不再赘述。

在分流器(SHUNT)电压采集电路中，电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C7构成同相加法电路，其中，VREF2电压为3V，SHUNT输出电压与之进行加法运算，经电阻R8和电容C7构成的低通滤波器后，由GPIO3引脚采集和A/D转换。

LTC6804-2芯片完成12串单体电池电压、2个NTC温度、1个分流器电流信号(电流流经分流器后转为电压信号)的采集之后，通过isoSPI通信技术向上一级的LTC6804-2芯片传输12串单体电池电压、电池模块总电压、2个NTC温度、1个IC内部温度(即LTC6804-2芯片内部温度)以及系统电流值。

作为一个标准从控模块，本发明完成了电池管理系统前端的所有信号采集工作，可以在所有车型的标准箱中配套使用，极大的方便了生产和装配。实际上，在标准从控模块采集的参数中，系统电流值作为可选项，整个电动车中可以只有一个。分流器也可以仅仅保留最低端的一个，其余从控模块使用铜排短接处理，结构灵活。

图3为本发明从控模块构成的电池管理系统的示范性结构图。

本发明提出的标准从控模块通过菊花链方式将数据上传给通信接口电路LTC6820，由LTC6820将数据传输方式转换为标准SPI通信后传输给主控模块(MCU)，主控模块集中进行数据分析和处理。同时，主控模块与其他CAN节点进行数据交互，完成电池管理系统的功能。

图4为本发明电动汽车电池管理系统的自动编址装置结构图。电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块，该装置40包括：

设置模块41，用于将从控模块的控制器局域网络标识与所述高压模块的控制器局域网络标识设置为相同的特定值，并在主控模块中保存所述特定值；

连接模块42，用于按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；

使能模块43，用于使能主控模块根据接收到包含所述特定值的控制器局域网报文的时间顺序，基于所述特定值为所述从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，还包括：

纠错模块44，用于在为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识之后，当从控模块或高压模块出现标识错误时，主控模块将从控模块和高压模块的控制器局域网络标识设置为特定值，将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离，按照电池的物理分布位置，再次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接，使能主控模块根据再次接收到包含特定值的控制器局域网报文的时间顺序及特定值再次为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，从控模块或高压模块出现标识错误包括：从控模块之间共同占用相同的控制器局域网络标识；或，从控模块与高压模块共同占用相同的控制器局域网络标识。

在一个实施方式中，还包括：

更换模块45，用于当出现故障从控模块时，将故障从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相分离，将用于替换故障从控模块的更新从控模块的控制器局域网络标识设置为特定值，并将更新从控模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线相连接，使能主控模块从更新从控模块接收包含特定值的控制器局域网报文，使能主控模块将更新从控模块的控制器局域网络标识设置为与故障从控模块分配的控制器局域网络标识相同。

综上所述，电动汽车电池管理系统包括主控模块、从控模块与高压模块，该方法包括：将从控模块的控制器局域网络标识与高压模块的控制器局域网络标识设置为相同的特定值，并在主控模块中所述特定值；按照电池的物理分布位置，依次将从控模块和高压模块与电池管理系统的控制器局域网通信总线连接；主控模块根据接收到包含特定值的控制器局域网报文的时间顺序，基于特定值为从控模块与高压模块设置相互区分的控制器局域网络标识。

可见，本发明实施方式实现增量式自动编址，可以降低工作量和出错概率。

而且，本发明实施方式既不增加硬件成本，而且操作简单方便。

在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。