CN104553850A - 一种电池管理***的数据采集单元 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种电池管理***的数据采集单元,它能够适用于多个电池包和多种电池,增加了电池管理***的通用性。它包括主板CCU、DCU-M和DCU-S。主板CCU和DCU-M之间采用CAN通信连接;DCU-M和DCU-S之间通过isoSPI通信连接。设置的DCU-M和DCU-S可以配置多个电池组和多种电池,具有很好的通用性,整体设计合理,使用的过程中具有很好的牢靠性。
Description
技术领域
本发明属于电池管理***,具体来说是一种电池管理***的数据采集单元。
背景技术
随着城市车辆的不断增加、环境的不断恶化和传统能源的日渐枯竭,人们对新能源客车的呼声越来越高。宏观政策凸显良好的产业发展环境。可以预见,新能源汽车将取得飞跃性的发展。
电池及电池管理***是新能源汽车的三大核心部件之一,是整个车的心脏,相当于传统汽车的发动机。相对于整车控制器和电机及电机控制器,电池及电池管理***技术不成熟,还有很大的提升空间,是电动汽车发展的瓶颈。而数据采集功能是电池管理***的核心功能,也是难点与重点。新能源客车由于车型较多,配置的电池及电池包数量、布置位置都有差异,电池管理***的通用性也是一大挑战。
发明内容
本发明提供了一种电池管理***的数据采集单元,它能够适用于多个电池包和多种电池,大大增加了电池管理***的通用性。
本发明实现上述目的采用以下技术方案:
一种电池管理***的数据采集单元,它包括主板CCU、DCU-M和DCU-S。所述的主板CCU和DCU-M之间采用CAN通信连接;所述的DCU-M和DCU-S之间通过isoSPI通信连接。
所述的DCU-M为在MCU上连接温度检测模块、电池单体检测模块、均衡控制模块、CAN通信模块、风扇控制模块和isoSPI通信模块。所述的DCU-S为在MCU上连接电池单体检测模块、均衡控制模块和isoSPI通信模块。
所述的DCU-M中的MCU与温度检测模块、电池单体检测模块、均衡控制模块、CAN通信模块、isoSPI通信模块之间采用输入输出隔离的连接模式;所述的DCU-S中的MCU与电池单体检测模块、均衡控制模块、isoSPI通信模块之间采用输入输出隔离的连接模式。
所述的DCU-M的ID通过主机CCU进行配置,提高了***配置的灵活性,减少了物料号,维护方便。
所述的DCU-S的地址通过接插件由外部线束设置,4个地址引脚,共可设置15个DCU-S,其中DCU-M中自带检测12节电芯功能,其地址默认为0,方便***扩展,减低***成本,DCU-S通用,维护方便。
所述的主板CCU的配置过程为:
1)主板CCU将硬线信号激活;
2)主板CCU向DCU-Mx发送参数信息配置命令;
3)主板CCU收到DCU-Mx参数信息配置成功回复,判断目标DCU-M的参数是否下发完毕,若下发完毕则继续,若未下发完毕则参数仍需要继续下发或者超时未能收到DCU-M参数信息配置成功回复,继续执行步骤2),超时重试次数为3次;
4)主板CCU向DCU-Mx下发参数配置结束命令;
5)主板CCU收到DCU-Mx参数配置结束命令回复则继续,超时未收到则重复步骤4),重复次数为3次;
6)主板CCU判断所有DCU-M配置是否完成,全部配置完则继续,未配置完则对下一个DCU-M进行配置并进入步骤2);
7)主板CCU向DCU-M发送退出自检模式命令,将级联DCU-M硬线信号失能并继续;
8)主板CCU在2s内未能全部收到各DCU-M上传的工作信息,再次进入步骤7),重复次数为3次。
所述的DCU-M的配置过程为:
1)DCU-M收到主板CCU参数信息配置命令,将参数保存,并回复CCU参数配置成功;
2)DCU-M收到主板CCU参数配置结束命令,将级联DCU-M硬线信号激活,并回复参数信息配置结束成功,然后继续;
3)等待DCU-M收到主板CCU下发的退出自检模式命令,收到命令会将级联DCU-M硬线信号失效,自检模式标记设置为结束。
本发明设置多个DCU-M和DCU-S,可以配置多个电池组和多种电池,具有很好的通用性,且整体设计合理,使用的过程中具有很好的牢靠性,整体兼具稳定性、通用性和牢靠性,配合电池管理***使用具有极好的推广价值。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为所述的DCU-M的isoSPI通信电路。
图3为所示的DUU-S的isoSPI通信电路。
图4为DCU-M的配置原理图。
图5为主板CCU的配置过程图。
图6为DCU-M的配置过程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示,本***由一个主板CCU、若干个从主板DCU-M和从从板DCU-S组成,DCU-M数量由电池包数量决定,原则上一个电池包配置一个DCU-M;DCU-S的数量由每包需要测量的电池单体数量决定,每个DCU-M和DCU-S可分别最多可以测量12个电池单体。主板CCU和DCU-M之间通过CAN通信,DCU-M和DCU-S之间通过isoSPI通信。DCU-M通过主板激活及配置,完成电池单体电压检测、温度检测、均衡控制、风扇控制,把相关测量数据通过CAN发送给CCU,接收来自CCU的命令。DCU-S和DCU-S之间通过isoSPI通信,完成电池单体电压检测、均衡控制;CCU接收DCU-M发送的测量数据,向DCU-M发送控制命令;完成与充电机、整车、调试接口的信息交互;完成电流测量、继电器检测与控制、绝缘检测、数据存储;完成SOC/SOH的估算、逻辑运算等功能。这样可以根据不同车型,不同电池包进行灵活的配置。提高了电池管理***的通用性、适用性和可维护性。
如图2和图3所示,DCU-M与DCU-S以及DCU-S之间的通信为新型的isoSPI通信,两线制差分信号,U31为接口转换芯片,把SPI信号转换为两线制差分信号以及把差分信号转换为SPI信号。U32为隔离通信变压器,结构简单,工作稳定,成本低。由于本***所用单体测量芯片为TLC6804,其本身具有isoSPI通信功能,这样DCU-S不需处理器,一块测量芯片LTC6804即完成了采集、均衡、通信功能,简化了产品设计,提高了稳定性、可靠性,减低了成本。isoSPI通信线的终端需要接终端电阻,为了统一物料,终端电阻设计为通过外部引脚配置,当短接RES-和RES+时本电路板上的终端电阻接入总线,反之悬空。这样减少了物料种类,维护方便。
DCU-S的地址由四个外部引脚决定,范围为1~15,地址引脚通过线束拉高到电源或拉低到地。拉高为1,拉低为0.这样所有的DCU-S通用,减少了物料种类,提高了可维护性及通用性。
DCU-M的ID通过主板CCU进行自动配置。配置原理框图如图4所示。上电,主板CCU与DCU-M进入,信息自检模式,各DCU-M单元每隔10ms主动上传配置信息CRC值,主板CCU对DCU-M的CRC值全部判断通过后,发送退出自检模式命令,DCU-M进入正常运行流程;自检阶段,如果主板CCU判断DCU-M配置信息CRC值有异常,主板CCU发送进入参数配置命令,DCU-M收到命令后,作为从机接受主板CCU的信息配置,自身完成配置后,能够完成级联从板激活控制,得到主板CCU退出自检模式命令后,退出自检模式。
上电后,DCU-M处于信息自检模式,参数配置过程中作为从机接收主板CCU的配置。
如图5所示的主板CCU的配置过程为:
1)主板CCU将硬线信号激活;
2)主板CCU向DCU-Mx发送参数信息配置命令;
3)主板CCU收到DCU-Mx参数信息配置成功回复,判断目标DCU-M的参数是否下发完毕,若下发完毕则继续,若未下发完毕则参数仍需要继续下发或者超时未能收到DCU-M参数信息配置成功回复,继续执行步骤2),超时重试次数为3次;
4)主板CCU向DCU-Mx下发参数配置结束命令;
5)主板CCU收到DCU-Mx参数配置结束命令回复则继续,超时未收到则重复步骤4),重复次数为3次;
6)主板CCU判断所有DCU-M配置是否完成,全部配置完则继续,未配置完则对下一个DCU-M进行配置并进入步骤2);
7)主板CCU向DCU-M发送退出自检模式命令,将级联DCU-M硬线信号失能并继续;
8)主板CCU在2s内未能全部收到各DCU-M上传的工作信息,再次进入步骤7),重复次数为3次。
如图6所示的DCU-M的配置过程为:
1)DCU-M收到主板CCU参数信息配置命令,将参数保存,并回复主板CCU参数配置成功;
2)DCU-M收到主板CCU参数配置结束命令,将级联DCU-M硬线信号激活,并回复参数信息配置结束成功,然后继续;
3)等待DCU-M收到主板CCU下发的退出自检模式命令,收到命令会将级联DCU-M硬线信号失效,自检模式标记设置为结束。
注:DCU-M配置前提为DCU-M自身硬线激活有效,该条件限制步骤1)和步骤2)。DCU-M收到参数配置结束命令后,等待接收退出自检模式命令,其它参数配置命令接收后不再处理。
异常处理:
1、DCU-M在正常运行过程中复位。
处理方式,当主板CCU处于正常工作模式,但是收到DCU-M CRC上传信息,直接发送退出自检模式命令,将对应复位的DCU-M再次进入正常运行模式。
2、DCU-M在配置过后复位,但***仍然处于配置状态。
主板CCU在配置阶段收到DCU-M主动上传的CRC信息,重新配置整个***。
Claims (7)
1.一种电池管理***的数据采集单元,它包括主板CCU、DCU-M和DCU-S,其特征在于:所述的主板CCU和DCU-M之间采用CAN通信连接;所述的DCU-M和DCU-S之间通过isoSPI通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的DCU-M为在MCU上连接温度检测模块、电池单体检测模块、均衡控制模块、CAN通信模块、风扇控制模块和isoSPI通信模块;所述的DCU-S为在MCU上连接电池单体检测模块、均衡控制模块和isoSPI通信模块。
3.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的DCU-M中的MCU与温度检测模块、电池单体检测模块、均衡控制模块、CAN通信模块、isoSPI通信模块之间采用输入输出隔离的连接模式;所述的DCU-S中的MCU与电池单体检测模块、均衡控制模块、isoSPI通信模块之间采用输入输出隔离的连接模式。
4.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的DCU-M的ID通过主机CCU进行配置,提高了***配置的灵活性,减少了物料号,维护方便。
5.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的DCU-S的地址通过接插件由外部线束设置,4个地址引脚,共可设置15个DCU-S,其中DCU-M中自带检测12节电芯功能,其地址默认为0,方便***扩展,减低***成本,DCU-S通用,维护方便。
6.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的CCU的配置过程为:
1)CCU将硬线信号激活;
2)CCU向DCU-Mx发送参数信息配置命令;
3)CCU收到DCU-Mx参数信息配置成功回复,判断目标DCU-M的参数是否下发完毕,若下发完毕则继续,若未下发完毕则参数仍需要继续下发或者超时未能收到DCU-M参数信息配置成功回复,继续执行步骤2),超时重试次数为3次;
4)CCU向DCU-Mx下发参数配置结束命令;
5)CCU收到DCU-Mx参数配置结束命令回复则继续,超时未收到则重复步骤4),重复次数为3次;
6)CCU判断所有DCU-M配置是否完成,全部配置完则继续,未配置完则对下一个DCU-M进行配置并进入步骤2);
7)CCU向DCU-M发送退出自检模式命令,将级联DCU-M硬线信号失能并继续;
8)CCU在2s内未能全部收到各DCU-M上传的工作信息,再次进入步骤7),重复次数为3次。
7.根据权利要求1所述的一种电池管理***的数据采集单元,其特征在于:所述的DCU-M的配置过程为:
1)DCU-M收到CCU参数信息配置命令,将参数保存,并回复CCU参数配置成功;
2)DCU-M收到CCU参数配置结束命令,将级联DCU-M硬线信号激活,并回复参数信息配置结束成功,然后继续;
3)等待DCU-M收到CCU下发的退出自检模式命令,收到命令会将级联DCU-M硬线信号失效,自检模式标记设置为结束。
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