一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接系统及联接方法与流程

1.本发明属于电池管理技术领域，涉及一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接系统及联接方法。


背景技术：

2.随着锂电池技术的应用，动力电池系统能量密度更高，容量更大，运行时间更长，对电池的管理系统(bms)的功能也提出了新的要求。从拓扑架构上看bms根据不同项目需求分为了集中式和分布式两类。
3.集中式bms具有成本低、结构紧凑、可靠性高的优点，一般常见于容量低、总压低、电池系统体积小的场景中。
4.分布式的bms架构能较好的实现模块级和系统级的分级管理。由从控单元负责对电池模组中的单体进行电压检测、温度检测、均衡管理以及相应的诊断工作；由高压管理单元(hvu)负责对系统级的电池总压、母线总压、绝缘电阻等状态进行监测(母线电流可由霍尔传感器或分流器进行采集)；且从控单元和高压管理单元将分析后的数据发送至主控单元，由主控单元进行电池系统bse评估、电系统状态检测、接触器管理、热管理、运行管理、充电管理、诊断管理、以及执行对内外通信网络的管理。
5.大型锂电池组由众多锂电池模组组成。受限于体积和重量要求，单个电池模组的电池串数不可能很多，如400ah的电池模组，仅4串就重达60-70kg。而电池的管理系统则需要对十数串甚至数十串电池进行集中管理，否则会极大加重系统的通信负担。为此，需要对分散的各个电池模组与模组外的bms进行适当的联接。
6.cn110600816a公开了一种基于无线通信控制的电池管理系统及电池管理方法，电池管理系统包括：多个第一电池管理模块、多个无线传输模块、第二电池管理模块、有线传输模块及控制模块；一个第一电池管理模块采集对应的单体电池的运行参数；一个无线传输模块将对应的第一电池管理模块输出的运行参数进行无线传输；第二电池管理模块接收多路运行参数，并且根据多路运行参数计算得到剩余容量值；有线传输模块对剩余容量值进行有线传输；控制模块接收剩余容量值，并根据剩余容量值生成均衡控制信号；每个第一电池管理模块接收均衡控制信号，并且根据均衡控制信号控制对应的单体电池进行充电或者放电。
7.cn105653003a公开了一种电池管理单元、电池管理系统及其通信管理方法及系统，电池管理单元包括处理装置、工作通信接口、地址设置接口和选择开关，处理装置通过工作通信接口连接电池簇管理单元或前一电池管理单元的地址设置接口，地址设置接口连接后一电池管理单元的工作通信接口或电池簇管理单元；选择开关一端连接地址设置接口，处理装置控制选择开关的另一端连接处理装置，使地址设置接口连接处理装置，从而多个电池管理单元构成菊花链结构；处理装置控制选择开关另一端连接工作通信接口，使地址通信接口连接工作通信接口，从而多个电池管理单元构成总线结构。
8.cn102073017a公开了一种电池管理系统智能检测平台及检测方法，所述平台包括电源管理模块、电压控制模块、电流控制模块、温度输出控制模块、处理器控制模块、输入/输出控制模块、通信模块和上位机模块；所述电源管理模块、电压控制模块、电流控制模块、输入/输出控制模块和通信模块分别与处理器控制模块相连接，同时上位机模块通过通信模块与处理器模块进行数据通信。
9.电池管理系统的主控、从控与模组之间的数据、通信、控制和电路元器件电源具有十分复杂的拓扑联接关系，给系统的走线设计和装配组成都带来了极大的困难。


技术实现要素：

10.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接系统及联接方法，本发明采用三层次的电路板模块，将复杂的网络拓扑联接转换为线路板的线性联接，极大地改善了系统走线设计和装配组成，大大提高了系统的装配效率和联接可靠性。
11.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
12.第一方面，本发明提供了一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接系统，所述联接系统包括：
13.若干模组采样单元，用于采集电池模组的各项数据，每一所述模组采样单元对应一个电池模组；
14.若干从控总线单元，所述模组采样单元通过从控总线单元与电池管理单元进行通信与控制，用于将模组采样板采集的数据打包传输至电池管理单元；
15.一个主控总线单元，若干电池管理单元通过所述主控总线板单元与电池控制单元实现通信与控制，所述主控总线单元用于将各个电池模组的电池管理单元处理的数据打包后传输至电池控制单元；
16.所述模组采样单元、从控总线单元和主控总线单元构成由底层至顶层的三层线性联接网络。
17.本发明采用三层次的电路板模块，将复杂的网络拓扑联接转换为线路板的线性联接，极大地改善了系统走线设计和装配组成，大大提高了系统的装配效率和联接可靠性。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述联接系统分为控制线路和通信线路。
19.作为本发明一种优选的技术方案，所述控制线路由顶层至底层单向线性展开，包括：由电池控制单元发出控制命令，依次经过主控总线单元、电池管理单元和从控总线单元的逐级传递，最终到达模组采样单元，控制模组采样单元采集电池模组的各项数据。
20.作为本发明一种优选的技术方案，所述通信线路由底层至顶层单向线性展开，包括：由模组采样单元采集电池模组的各项数据，数据依次经过从控总线单元、电池管理单元和主控总线单元的逐级传递，最终到达电池控制单元。
21.作为本发明一种优选的技术方案，所述模组采样单元包括若干模组采样板，用于采集电池模组不同类型的数据。
22.作为本发明一种优选的技术方案，所述模组采样板包括电压采样板和温度采样板，分别用于采集电池模组的电压数据和温度数据。
23.作为本发明一种优选的技术方案，所述从控总线单元为各个模组采样单元提供统
一的从控总线接口，各个模组采样单元通过从控总线接口将数据汇总至从控总线单元，并由从控总线单元打包后传输至电池管理单元。
24.作为本发明一种优选的技术方案，所述主控总线单元为各个电池管理单元提供统一的主控总线接口，各个电池管理单元通过主控总线接口将数据汇总至主控总线单元，并由主控总线单元打包后传输至电池控制单元。
25.作为本发明一种优选的技术方案，所述主控总线单元与电池控制单元之间通过can通信总线的方式传实现数据传输。
26.第二方面，本发明提供了一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接方法，采用第一方面所述的联接系统进行采样、通讯与控制链路。
27.所述的联接方法分为控制线路联接和通信线路联接。
28.所述通信线路联接包括：
29.由模组采样单元采集电池模组的各项数据，数据依次经过从控总线单元、电池管理单元和主控总线单元的逐级传递，最终到达电池控制单元。
30.所述控制线路联接包括：
31.由电池控制单元发出控制命令，依次经过主控总线单元、电池管理单元和从控总线单元的逐级传递，最终到达模组采样单元，控制模组采样单元采集电池模组的各项数据。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
33.本发明采用三层次的电路板模块，将复杂的网络拓扑联接转换为线路板的线性联接，极大地改善了系统走线设计和装配组成，大大提高了系统的装配效率和联接可靠性。
附图说明
34.图1为本发明一个具体实施方式提供的联接方法的功能框图；
35.图2为本发明一个具体实施方式提供的模组采样单元的功能框图；
36.图3为本发明一个具体实施方式提供的从控总线单元的功能框图；
37.图4为本发明一个具体实施方式提供的主控总线单元的功能框图。
具体实施方式
38.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在
本发明中的具体含义。
40.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
41.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接系统，所述联接系统如图1所示，包括：
42.若干模组采样单元，用于采集电池模组的各项数据，每一所述模组采样单元对应一个电池模组；
43.若干从控总线单元，所述模组采样单元通过从控总线单元与电池管理单元进行通信与控制，用于将模组采样板采集的数据打包传输至电池管理单元；
44.一个主控总线单元，若干电池管理单元通过所述主控总线板单元与电池控制单元实现通信与控制，所述主控总线单元用于将各个电池模组的电池管理单元处理的数据打包后传输至电池控制单元；
45.所述模组采样单元、从控总线单元和主控总线单元构成由底层至顶层的三层线性联接网络。
46.本发明采用三层次的电路板模块，将复杂的网络拓扑联接转换为线路板的线性联接，极大地改善了系统走线设计和装配组成，大大提高了系统的装配效率和联接可靠性。
47.进一步地，所述联接系统分为控制线路和通信线路。
48.进一步地，所述控制线路由顶层至底层单向线性展开，包括：由电池控制单元发出控制命令，依次经过主控总线单元、电池管理单元和从控总线单元的逐级传递，最终到达模组采样单元，控制模组采样单元采集电池模组的各项数据。
49.进一步地，所述通信线路由底层至顶层单向线性展开，包括：由模组采样单元采集电池模组的各项数据，数据依次经过从控总线单元、电池管理单元和主控总线单元的逐级传递，最终到达电池控制单元。
50.进一步地，如图2所示，所述模组采样单元包括若干模组采样板，用于采集电池模组不同类型的数据。
51.进一步地，所述模组采样板包括电压采样板和温度采样板，分别用于采集电池模组的电压数据和温度数据。
52.进一步地，如图3所示，所述从控总线单元为各个模组采样单元提供统一的从控总线接口，各个模组采样单元通过从控总线接口将数据汇总至从控总线单元，并由从控总线单元打包后传输至电池管理单元。
53.进一步地，如图4所示，所述主控总线单元为各个电池管理单元提供统一的主控总线接口，各个电池管理单元通过主控总线接口将数据汇总至主控总线单元，并由主控总线单元打包后传输至电池控制单元。
54.进一步地，所述主控总线单元与电池控制单元之间通过can通信总线的方式传实现数据传输。
55.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种大型锂电池组采样、通讯与控制链路的联接方法，所述的联接方法分为控制线路联接和通信线路联接。
56.所述通信线路联接包括：
57.由模组采样单元采集电池模组的各项数据，数据依次经过从控总线单元、电池管理单元和主控总线单元的逐级传递，最终到达电池控制单元。
58.所述控制线路联接包括：
59.由电池控制单元发出控制命令，依次经过主控总线单元、电池管理单元和从控总线单元的逐级传递，最终到达模组采样单元，控制模组采样单元采集电池模组的各项数据。
60.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。