一种自动编址方法、系统及其主控模块与流程

本发明属于通信控制技术领域，具体涉及一种自动编址方法、系统及其主控模块。

背景技术：

纯电动汽车的核心技术在于电池管理系统，负责采集单体电池电压、温度等信息的单体电池采集模块则是电池管理系统的重要组成部分。由于整车上存在大量的单体电池且分布比较复杂，为了保证每节单体电池都能够被监控到，因此，电池管理系统中就存在多个单体电池采集模块。为了方便管理、快速定位到单体电池的位置，对这些单体电池采集模块进行编号则成为一个非常重要的问题。

传统的人工编址是在电池管理系统装车时，根据单体电池采集模块在车上的实际安装位置人为的对各个模块进行编址，该种方法不仅需要耗费大量的人工成本，而且出错率高，需要浪费大量的时间成本；另外，当需要对故障的单体电池采集模块进行更换时，还需要提前识别故障模块的地址，操作极为繁琐。

公布号为cn106657435a的中国发明专利申请公开了一种自动编址系统，包括主控模块和从控模块通过脉冲宽度调制(pwm)信号线构成的串联回路，其中，主控模块向与其串联的从控模块发送占空比为预定值的脉冲宽度调制信号，并通过控制器局域网(can)总线发送包含唯一编码地址的can报文；当与主控模块串联的从控模块判定接收到的pwm信号的占空比为预定值时，从can报文中获取唯一编码地址，基于获取的唯一编码地址设置自身的编码地址，向主控模块发送地址设置完毕消息以由主控模块再发送包含另外的唯一编码地址的can报文，并向串联回路中的下一个从控模块发送占空比为预定值的pwm信号；剩余的(n-1)个从控模块中的每一个从主模块依次分别设置自身的编码地址，最终实现了自动编址。

上述编址系统的不足之处在于，当某一路pwm信号线出现故障时，后续从控模块均无法进行编址，整个系统无法进行编址工作，导致自动编址失效，无法实现所有从控模块的自动编址。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动编址方法，解决现有技术的自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障时无法实现自动编址；还提供一种自动编址系统，解决现有技术的自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障时无法实现自动编址；还提供一种自动编址系统的主控模块，用于解决现有技术的自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障时实现自动编址的控制问题。

基于上述技术问题，本发明的一种自动编址系统，包括主控模块和n个从控模块，n≥2，主控模块和各从控模块通过脉冲宽度调制信号线串联连接，形成串联回路；当按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成时，主控模块向最后一个从控模块发送脉冲宽度调制信号；

所述最后一个从控模块根据接收的脉冲宽度调制信号设置自身的编码地址，并按照串联回路的反方向，向下一从控模块发送脉冲宽度调制信号；

剩余的每个从控模块均接收来自上一从控模块发送的脉冲宽度调制信号，根据接收的脉冲宽度调制信号设置自身的编码地址。

本发明的自动编址系统，在按照串联回路的正方向进行从控模块的编址无法完成时，能够按照串联回路的反方向实现从控模块的自动编址；即使在各从控模块按照串联回路的正方向进行自动编址的过程中，自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障的情况下，剩余的从控模块也能按照串联回路的反方向进行自动编址，保证了自动编址的有效性。

进一步，主控模块通过总线分别与各从控模块连接，用于通过总线向各从控模块发送相应的编址信息；各从控模块将接收的脉冲宽度调制信号得到的编址信息，与从总线接收的编址信息得到的编址信息进行比对，以确认编址信息的有效性。

进一步，每个从控模块根据接收脉冲宽度调制信号的频率设置自身的编码地址，每个从控模块将接收脉冲宽度调制信号的频率增加设定值，并将增加设定值的脉冲宽度调制信号发送至串联回路上的下一从控模块，从而实现各从控模块的自动编址。

进一步，所述串联回路上的最后一个从控模块，根据接收的脉冲宽度调制信号向主控模块发送增加设定值的脉冲宽度调制信号。当主控模块接收到最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号时，能够判定出所有从控模块的自动编址完成。

采用两种方式判定串联回路的正方向上从控模块的自动编址无法完成，分别如下：

第一种方式：当主模块接收不到串联回路的正方向上最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号时，判定按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成。

第二种方式：各从控模块在编址完成后通过总线向主控模块发送编址完成信息，当主控模块没有收到所有从控模块通过总线发送的编址完成信息时，判定按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成。

基于上述技术问题，本发明的一种自动编址系统的主控模块，该主控模块用于向自动编址系统中串联回路上的第一个从控模块发送脉冲宽度调制信号，以使串联回路上的从控模块按照串联回路的正方向依次进行自动编址；在判定串联回路上有从控模块的自动编址无法完成时，按照串联回路的反方向，向最后一个从控模块发送脉冲宽度调制信号，以使串联回路上的从控模块按照串联回路的反方向依次进行自动编址。

在按照串联回路的正方向进行从控模块的编址无法完成时，上述自动编址系统的主控模块，能够按照串联回路的反方向，向最后一个从控模块发送脉冲宽度调制信号，以实现从控模块的自动编址。通过主控模块对串联回路的正反两个方向上的pwm信号控制，保证在自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障时，也能顺利实现所用从控模块的自动编址，提高自动编址的有效性。

进一步，采用两种方式判定串联回路的正方向上从控模块的自动编址无法完成，分别如下：

方式一：主控模块还用于接收所述串联回路上的最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号；当主模块接收不到串联回路的正方向上最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号时，判定所述串联回路上有从控模块的自动编址无法完成。

方式二：主控模块还通过总线分别与各从控模块连接，当主控模块没有收到所有从控模块通过总线发送的编址完成信息时，判定所述串联回路上有从控模块的自动编址无法完成。

基于上述技术问题，本发明的一种自动编址方法，包括以下步骤：

当按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成时，向最后一个从控模块发送脉冲宽度调制信号；

所述最后一个从控模块根据接收的脉冲宽度调制信号设置自身的编码地址，并按照串联回路的反方向，向下一从控模块发送脉冲宽度调制信号；剩余的每个从控模块均接收来自上一从控模块发送的脉冲宽度调制信号，根据接收的脉冲宽度调制信号设置自身的编码地址。

本发明的自动编址方法，在按照串联回路的正方向进行从控模块的编址无法完成时，能够按照串联回路的反方向实现从控模块的自动编址；并且，即使在各从控模块按照串联回路的正方向进行自动编址的过程中，自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障的情况下，从控模块也能按照串联回路的反方向进行自动编址，相对现有技术提高了自动编址的有效性。

附图说明

图1是本发明的一种自动编址系统的架构图；

图2是本发明的自动编址系统中主控模块的编址逻辑框图；

图3是本发明的自动编址系统中从控模块的编址逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

自动编址系统实施例：

如图1所示的一种单体电池采集模块的自动编址系统，包括主控模块和n个从控模块，n≥2，每个从控模块对应为一个单体电池采集模块，主控模块和各从控模块通过pwm信号线串联连接，形成串联回路，主控模块与各从控模块通过can总线进行通讯连接。

主控模块和各从控模块均具备a、b两个端口，每个端口均可通过软件配置成pwm信号输出或pwm信号检测功能；按照串联回路的正方向，主控模块的b端口通过硬线连接到第一个从控模块的a端口；第一个从控模块的b端口通过硬线连接到第二个从控模块的b端口；以此类推，最后一个从控模块的b端口通过硬线连接到主控模块的a端口。并且，串联回路上的硬线即为pwm信号线。

对于上述自动编址系统，当按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成时，主控模块向最后一个从控模块n发送pwm信号；从控模块n根据接收的pwm信号设置自身的编码地址，并按照串联回路的反方向，向下一从控模块(n-1)发送pwm信号；然后，剩余的每个从控模块(n-2、n-3、…、2、1)均接收来自上一从控模块发送的pwm信号，根据接收的pwm信号设置自身的编码地址。

具体的，为了实现从控模块的自动编址，主控模块和从控模块的编址逻辑分别如图2所示、图3所示，包括以下步骤：

主控模块首先通过can总线发送进入编址状态指令的报文，通知所有从控模块进入编址状态。

当从控模块进入编址状态后，主控模块按照串联回路的正方向，通过can总线向第一个从控模块发送含有编址信息的报文，并控制主控模块b端口输出1khz频率、50％占空比的pwm信号。

当从控模块1通过a端口检测到1khz频率、50％占空比的pwm信号后，对信号进行解析，如果解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，则参照该编址号码进行设置自身的编码地址，并对该编码地址进行存储。

当从控模块1编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，通知主控模块编址完成，同时控制b端口输出2khz频率、占空比为50％的pwm信号。

同理，从控模块i通过a端口检测到(i)khz频率、50％占空比的pwm信号后，对信号进行解析，如果解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，则参照该编址号码进行设置自身的编码地址，并对该编码地址进行存储。

当从控模块i编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，通知主控模块编址完成，同时控制b端口输出(i+1)khz频率、占空比为50％的pwm信号，i＝2,…,n。

如果主控模块判定为：按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成，且超出设定时间仍无法完成，则主控模块发送广播指令通知未完成编址的从控模块开始反方向编址，即主控模块和所有从控模块的a端口进行pwm信号输出，b端口进行pwm信号检测，主控模块通过can总线向最后一个从控模块n发送含有编址信息的报文，并控制主控模块的a端口输出n*1khz频率、50％占空比的pwm信号。

当从控模块n通过b端口检测到n*1khz频率、50％占空比的pwm信号后，对信号进行解析，如果解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，则参照该编址号码设置自身的编码地址，对该编码地址进行存储。

当从控模块n编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，通知主控模块编址完成，同时控制a端口输出(n-1)khz频率、占空比为50％的pwm信号。

同理，当从控模块i′通过b端口检测到(i′)khz频率、占空比为50％的pwm信号后，对信号进行解析，如果解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，则参照该编址号码设置自身的编码地址，对该编码地址进行存储。

当从控模块i′编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，通知主控模块编址完成，同时控制a端口输出(i′-1)khz频率、占空比为50％的pwm信号，i′＝n-1、n-2、…、2，当i′＝1时，控制a端口向主控模块输出1khz频率、占空比为50％的pwm信号。

当主控模块通过can总线收到所有从控模块发送的含有编址完成信息的报文，判定为所有从控模块编址完成，系统进入正常工作模式。作为其他实施方式，当按照串联回路的正方向进行编址时，主控模块检测到占空比为50％、频率为(n+1)khz的pwm信号时，判定为所有从控模块编址完成。当按照串联回路的反方向进行编址时，主控模块检测到占空比为50％、频率为1khz的pwm信号时，或者检测到占空比为50％、频率为(n+1)khz的pwm信号，判定为所有从控模块编址完成。

当主控模块没有收到所有从控模块通过总线发送的含有编址完成信息的报文，判定系统编址失败。

以电池管理系统中的主控模块和m、n两个单体电池采集模块(下称m、n采集模块)构成的自动编址系统为例，主控模块的b端口连接到m采集模块的a端口上，m采集模块的b端口连接到n采集模块的a端口上，n采集模块的b端口连接到主控模块的a端口上，形成串联回路。

按照串联回路的正方向上的编址过程如下：

初始状态时，电池管理系统的主控模块和2个单体电池采集模块的a端口为pwm信号检测功能，b端口为pwm信号输出功能，初始输出信号均为低电平。

主控模块通过can总线发送广播报文，即进入编址状态指令的报文，通知两个单体电池采集模块进入编址模式。

单体电池采集模块进入编址模式后，主控模块通过can总线发送1号单体电池采集模块的编址信息的报文，并控制b端口输出频率为1khz、占空比为50％的pwm信号。

m采集模块通过a端口解析到pwm信号的频率为1khz，同时接收的报文表示的是1号单体电池采集模块的编址信息，判定解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，均为1号，因此m采集模块对自己进行编号，编为1号，并根据该编址号码设置自身的编码地址，并进行相应的存储。

m采集模块编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，回复主控模块编址完成，同时控制b端口输出频率为2khz、占空比为50％的pwm信号。

主控模块收到m采集模块发送的编址完成信息后，开始发送2号单体采集模块的编址信息的报文。

n采集模块通过a端口解析到pwm信号的频率为2khz，同时接收的报文表示的是2号单体电池采集模块的编址信息，判定解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，均为2号，因此n采集模块对自己进行编号，编为2号，并根据该编址号码设置自身的编码地址，并进行相应的存储。

n采集模块编址完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，回复主控模块编址完成，同时控制b端口输出频率为3khz、占空比为50％的pwm信号。

主控模块收到m、n采集模块发送的编址完成信息后，认为编址完成；作为其他实施方式，当主控模块的a端口检测到频率为3khz、占空比为50％的pwm信号时，认为编址完成。

当主控模块在3s内仍未认为编址完成，则发送广播指令通知未完成编址的从控模块开始反方向编址，此时主控模块以及所有未完成编址的单体电池采集模块(例如m、n采集模块均未完成)的a端口为pwm信号输出功能，b端口为pwm信号检测功能。

按照串联回路的反方向上的编址过程如下：

进入反方向编址后，主控模块开始发送2号单体采集模块的编址信息的报文，同时控制a端口输出频率为2khz、占空比为50％的pwm信号；

n采集模块通过b端口解析到pwm信号的频率为2khz，同时接收的报文表示的是2号单体电池采集模块的编址信息，判定解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，均为2号，因此n采集模块对自己进行编号，编为2号，并根据该编址号码设置自身的编码地址，并进行相应的存储。

n采集模块编址完成后，通过can回复主控模块该模块编址完成，回复主控模块编址完成，同时控制a端口输出频率为1khz、占空比为50％的pwm信号。

主控模块收到n采集模块发送的编址完成信息后，开始1号单体电池采集模块的编址信息的报文；

m采集模块通过b端口解析到pwm信号的频率为1khz，同时接收的报文表示的是1号单体电池采集模块的编址信息，判定解析后的编址号码和通过can总线收到的报文里的编址号码一致，均为1号，因此m采集模块对自己进行编号，编为1号，并根据该编址号码设置自身的编码地址，并进行相应的存储。

m采集模块编号完成后，通过can总线向主控模块发送编址完成信息，回复主控模块编址完成，同时控制a端口输出频率为3khz、占空比为50％的pwm信号。

主控模块收到2个采集模块发送的编址完成信息后，认为编址完成，或者通过b端口检测到频率为3khz、占空比为50％的pwm信号时，也认为编址完成。

上述过程中，按照串联回路的正方向进行编址时，m、n采集模块将接收pwm信号的频率增加设定值，设定值为1，并将增加设定值后的pwm信号发送至下一模块；按照串联回路的反方向进行编址时，n采集模块将接收pwm信号的频率增加的设定值为-1，并将增加设定值后的pwm信号发送至m采集模块，m采集模块将接收pwm信号的频率增加的设定值为2，该设定值的计算公式为(k+1-fm)，fm为m采集模块接收pwm信号的频率，fm＝1khz，k表示采集模块的总数，k＝2。

本发明的自动编址系统在单向编址出现异常时，能够改变编址方向，进行逆向编址，从而使系统正常工作；同时通过pwm信号的频率，作为单体电池采集模块进行编址的依据，通过pwm信号的频率得到的编址号码准确、可靠，另外，还可通过pwm信号的频率得到编址号码与报文传递的编址号码进行校验，提高了编址的安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。

例如，pwm信号的频率增加用的设定值，该设定值的大小可以根据需要设定，另外，本实施例中的各从控模块的编码地址是根据pwm信号的频率设置的，作为其他实施方式，各从控模块还可以根据pwm信号的占空比，且同样以增加设定值的方式设置自身的编码地址。

又如，本实施例将通过pwm信号的频率得到的编址号码与报文传递的编址号码进行校验，以确认编址号码，由于通过pwm信号的频率得到的编址号码已经较为可靠，因此，作为其他实施方式，直接通过pwm信号的频率得到编址号码即可，而无需校验。

又如，当按照串联回路的正方向上进行编址的过程中，只有一部分从控模块未完成编址，当按照串联回路的反方向上进行编址时，除了本实施例提到的所有从控模块(包括已经完成编址的从控模块)进行自动编址的方式外，还可以采用如下编址方式：仅对剩余未完成的从控模块进行编址，已经完成编址的从控模块无需重复编址，达到提高编址效率的目的。在该编址方式下，当主控模块接收上述已经完成编址的从控模块发送的报文(含有编址完成信息)后，又接收到所有剩余从控模块发送的报文(含有编址完成信息)，判定为所有从控模块编址完成。

又如，本实施例是以电池管理系统中的主控模块和从控模块为例，阐述自动编址系统实现的自动编址方法，作为其他实施方式，本实施例的自动编址系统也适用于其他需要进行自动编址的主控模块和从控模块。

另外，在硬件实现上，本实施例中的主控模块和从控模块既可以是计算机，也可以是微处理器，如arm等，还可以是可编程芯片，如fpga、dsp等。

因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

主控模块实施例：

本实施例提出一种自动编址系统的主控模块，该主控模块用于向自动编址系统中串联回路上的第一个从控模块发送pwm信号，以使串联回路上的从控模块按照串联回路的正方向依次进行自动编址；在判定串联回路上有从控模块的自动编址无法完成时，按照串联回路的反方向，向最后一个从控模块发送pwm信号，以使串联回路上的从控模块按照串联回路的反方向依次进行自动编址。

采用以下两种方式判断串联回路上有从控模块的自动编址无法完成，分别如下：

方式一：主控模块还用于接收所述串联回路上的最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号；当主模块接收不到串联回路的正方向上最后一个从控模块发送的脉冲宽度调制信号时，判定所述串联回路上有从控模块的自动编址无法完成。

方式二：主控模块还通过总线分别与各从控模块连接，当主控模块没有收到所有从控模块通过总线发送的编址完成信息时，判定所述串联回路上有从控模块的自动编址无法完成。

由于本实施例中的主控模块就是自动编址系统实施例中的主控模块，且自动编址系统实施例中主控模块的逻辑已经介绍的足够清楚完整，故本实施例不再赘述。

自动编址方法实施例：

本实施例提出的一种自动编址方法，包括如下步骤：

当按照串联回路的正方向依次对串联回路上的从控模块进行的自动编址无法完成时，向最后一个从控模块发送pwm信号。

该最后一个从控模块根据接收的pwm信号设置自身的编码地址，并按照串联回路的反方向，向下一从控模块发送pwm信号；剩余的每个从控模块均接收来自上一从控模块发送的pwm信号，根据接收的pwm信号设置自身的编码地址。

由于本实施例中的自动编址方法对应的是自动编址系统实施例中的自动编址过程，且该自动编址过程已经在自动编址系统实施例中介绍的足够清楚完整，因此本实施例不再对自动编址方法进行赘述。

需要说明的是，本发明的自动编址方法，在出现异常导致串联回路的正方向上的编址无法完成时，能够按照串联回路的反方向实现从控模块的自动编址；并且，即使在各从控模块按照串联回路的正方向进行自动编址的过程中，自动编址系统中某一路pwm信号线出现故障的情况下，且按照串联回路的反方向上进行编址时该路pwm信号线仍然故障，能够保证剩余未完成编址的从控模块也能按照串联回路的反方向进行自动编址；若按照串联回路的反方向上进行编址时该路pwm信号线的故障恢复，可以选用以下任一种编址方式：

第一种编址方式为，剩余未完成编址的从控模块也能按照串联回路的反方向进行自动编址；

第二种编址方式为，所有从控模块按照串联回路的反方向进行自动编址。

上述两种编址方式各有优点，第一种编址方式的编址速度相对较快，节省编址时间；第二种编址方式的编址可靠性相对更高，但两种编址方式均能保证自动编址的有效性。

在确定从控模块编址完成时，可以采用以下任一种确认方式：

第一种确认方式为，当主控模块收到所有从控模块通过总线发送的编址完成信息时，确认从控模块编址完成；

第二种确认方式为，当主模块接收到串联回路的反方向上最后一个从控模块发送的pwm信号时，确认从控模块编址完成。

当选用上述第一种编址方式时，只能采用第一种确认方式确定从控模块编址完成；而选用第二种编址方式时，可以采用第一或第二种确认方式实现从控模块编址完成的确认。