电池管理系统数据存储的在线同步方法与流程

本发明涉及一种电动汽车电池管理技术，特别涉及一种电池管理系统数据存储的在线同步方法。

背景技术：

电池管理系统（BMS）一般包含一个主控制器、一个电表、一个数据记录仪、若干子控制器，它们之间通过CAN总线通信，如图1所示。主控制器可以与汽车控制器（VCU）进行CAN通信，电表用来测量电池组总电压和总电流，每个子控制器管理若干电池单体，通过相应的传感器可测量每个电池单体的状态信息（电压、电流、温度）。数据记录仪用来存储每个时刻测量的各电池单体的状态信息和电池组总电压、总电流。

数据记录仪用其自身的时钟记录时间和相关CAN消息，如图2所示，电池组模块1中单体电压采集时刻是t0，子控制器进行A/D转换后的时刻是tS11，子控制器等待系统的调度将电压值发送出去的时刻是tS12，消息在tS13被数据记录仪接收，而实际记录又是在tS14记录下来。t0到tS14的延迟主要来自于tS11到tS13。其它模块的单体电压在传输时同理也会有上述延时。

电池组的电流和总电压采集时刻是t0，电表进行A/D转换后的时刻是tEI1，电表等待系统调度将电流和总电压值发送出去的时刻是tEI2，消息在tEI3被数据记录仪接收，而实际记录又是在tEI4记录下来。t0到tEI4的延迟主要来自于tEI1到tEI3。 但因为包含电流值的CAN消息具有更高的优先级，所以电流值在tEI1到tEI3的时间延迟要比单体电压从tS11到tS13的短。这样还会造成电流、总电压与单体电压的异步。

电动汽车上的电池单体可达一百多块，由于电压、电流和电池温度等信号由不同的传感器和处理单元完成，电池管理系统中的数据记录仪不能同时接收每个电池单体的状态信息，第一块电池与最后一块电池信息接收时间间隔可达几百毫秒。由此产生的时间异步对电池组存储数据后续的处理带来了一些问题。其中一个主要问题是当电压和电流信号不同步时，电池的内阻估计就无法正常进行，由此造成存储数据无法充分利用，因此在线实现存储数据的同步非常重要。

技术实现要素：

本发明是针对电池管理系统采集电池各个信号不同步会对数据处理产生影响的问题，提出了一种电池管理系统数据存储的在线同步方法，能够在线对电动汽车BMS系统CAN总线大量数据进行同步存储。

本发明的技术方案为：一种电池管理系统数据存储的在线同步方法，电池管理系统包括主控制器、电表、数据记录仪、若干子控制器，系统各个部分之间通过CAN总线通信，电表用来测量电池组总电压和总电流，每个子控制器管理若干电池单体，通过相应的传感器可测量每个电池单体的状态信息，数据记录仪用来存储每个时刻测量的各电池单体的状态信息和电池组总电压、总电流，在线同步方法具体包括如下步骤：

1）、将数据记录仪，子控制器和电表的总线中断设置较高的优先级；

2）、由主控制器向网络发送一个“指挥消息”，“指挥消息”中包含“口令信号”，数据记录仪，子控制器和电表在同一时间接收来自主控制器的“指挥消息”；

3）、电表收到“指挥消息”后立即进行总电压和电流的测量并交由通讯发送模块发送到网络；子控制器收到“指挥消息”后立即进行单体电压的测量并交由通讯发送模块发送到网络；数据记录仪收到“指挥消息”时记录下时刻值；

4）、各子控制器和电表测量完电池单体电压、电流和总电压后，发送给数据记录仪进行存储，数据记录仪只记录电池状态信息，记录的“指挥消息”时刻值作为这次所有电池状态信息对应的时刻值。

所述“指挥消息”中 “口令信号” 为从0开始至m的循环累加的计数值。

所述子控制器和电表根据“口令信号”的计数值设定不同的采集和发送信号频率，数据记录仪根据根据“口令信号”的计数值匹配存储信息。

本发明的有益效果在于：本发明电池管理系统数据存储的在线同步方法，可以在不改变硬件构型的情况下实现数据存储的在线同步，保证电池数据存储的有效性。

附图说明

图1为电池管理系统硬件结构示意图；

图2为电池管理系统数据存储异步机理图；

图3为本发明电池管理系统数据存储的在线同步方法流程图；

图4为本发明实施例主控制器工作流程图；

图5为本发明实施例子控制器工作流程图；

图6为本发明实施例电表工作流程图；

图7为本发明实施例数据记录仪工作流程图。

具体实施方式

本发明能够在线对电动汽车BMS系统CAN总线大量数据进行同步的方法。具体地，如图3所示电池管理系统数据存储的在线同步方法流程图，本发明实施例实现在线同步方法，包括如下步骤：

S1、将数据记录仪，子控制器和电表的总线中断设置较高的优先级；

S2、由主控制器向网络发送“指挥消息”，其中包含“口令信号”，使得数据记录仪，子控制器和电表能够在同一时间接收来自主控制器的“指挥消息”；

S3、电表收到“指挥消息”后立即进行总电压和电流的测量并交由通讯发送模块发送到网络；子控制器收到“指挥消息”后立即进行单体电压的测量并交由通讯发送模块发送到网络；数据记录仪收到“指挥消息”时记录下时刻值；

S4、各子控制器和电表测量完电池单体电压、电流和总电压后，发送给数据记录仪进行存储，数据记录仪只记录电池状态信息，不再记录信息发送回来的时刻值，而是以先前记录的“指挥消息”时刻值作为这次所有电池状态信息对应的时刻值。

这样，所有电池状态信息都以测量时的时刻为准，而不是以接收到测量结果时的时刻为准。这样就避开了因测量结果不能同时被接收记录而引起的同一时刻测量的数据其记录时间不一致的问题。这种方法不需要添加或调整硬件，在原有装置上即可施行，且此方法具有可复制性，当增加或减少电池单体也可适用。

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明。

1、通过对总线中断设置较高的优先级，使得数据记录仪，子控制器和电表可以在同一时间接收来自主控制器的“指挥消息”。由主控制器向网络发送“指挥消息”，其中包含“口令信号”。

在本发明实施例中，主控制器每50ms即20Hz通过同一个CAN的ID号发送一次“指挥消息”，该消息中的“口令信号”j以0-19的方式累计循环。如图4所示主控制器工作流程图。

2、子控制器收到“指挥消息”后立即进行单体电压的测量并交由通讯发送模块发送到网络。

在本发明实施例中，子控制器每当在收到CAN消息时产生一次中断。中断首先读取CAN消息的ID，当判断CAN消息的ID为“指挥消息”，即CAN消息包含“口令信号”j时，中断读取“口令信号”j，在“口令信号”j=0则进行单体电压的采集，并交由CAN模块发送单体电压信号。而当判断CAN消息的ID不为“指挥消息”或“指挥消息”的“口令信号”j不为0时，不进行单体电压的采集和发送工作。如图5所示子控制器工作流程图。

3、电表收到“指挥消息”后立即进行总电压和电流的测量并交由通讯发送模块发送到网络。

在本发明实施例中，电表同样每当在收到CAN消息时产生一次中断。中断首先读取CAN消息的ID，当判断CAN消息的ID为“指挥消息”，即CAN消息包含“口令信号”j时，中断读取“口令信号”j，在“口令信号”j=0，5，10，15时，进行电池组电压和电流的采集，并交由CAN模块发送。而当判断CAN消息的ID不为“指挥消息”或“指挥消息”的“口令信号”j不为0，5，10，15时，不进行电池组电压和电流的采集和发送工作。如图6所示电表工作流程图。

4、数据记录仪收到“指挥消息”时记录下时刻值。各子控制器和电表测量完电池单体电压、电流和总电压后，发送给数据记录仪进行存储，但让数据记录仪只记录电池状态信息，不再记录信息发送回来的时刻值，而是以先前记录到的“指挥消息”时刻值作为这次所有电池状态信息对应的时刻值。

在本发明实施例中，数据记录仪每当在收到CAN消息时产生一次中断。中断首先读取CAN消息的ID，当判断CAN消息的ID为“指挥消息”，即CAN消息包含“口令信号”j时，中断读取“口令信号”j，在“口令信号”j=0，5，10，15时，中断将记录当前的时间，并结束中断。而当判断CAN消息的ID不为“指挥消息”时，中断将进一步判断其是否为子控制器或电表的CAN信号。若为子控制器或电表的CAN信号，则将记录其电压或电流等信息并与记录的时间相匹配。如图7所示数据记录仪工作流程图。

在这种机制下，子控制器采集并发送单体电压信号的频率为1Hz，电表采集并发送电池组电压和电流信号的频率为4Hz。而通过对CAN中断设置较高的优先级，数据记录仪，子控制器和电表将在同一时间接受来自主控制器的“指挥消息”，并且能同步地在“口令信号”j=0时，由数据记录仪记录时间，由子控制器测量单体电压，由电表测量电池组电压和电流。而由子控制器测量单体电压，电表测量电池组电压和电流通过CAN发送和被数据记录仪接收的过程虽然存在不同的延时，但由于数据记录仪记录的时间是测量这些信号时的时间，单体电压、电池组电压、电流将会是同步的。