CN106301961A - 面向电池管理***的数据通信伴侣及其智能切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向电池管理***的数据通信伴侣及其智能切换方法，扩展了BMS数据的传输通道，使每辆电动汽车都可以作为互联网中的一个终端，BMS通过智能数据通信伴侣的全球移动通信网络、无线网络或有线网络将故障信息实时传送给数据中心，保证了动力电池在使用上的安全，与此同时，每次接入无线或者有线网络时，电池运行数据也将同步到数据中心，保证了每辆电动汽车的动力电池在整个生命周期中可监控、可追溯。所获得的动力电池数据，用于动力电池的研究，给职能部门提供数据支持，对于动力电池的安全使用、回收利用都有着重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池管理***的数据传输领域，尤其是一种将电池管理的相关数据传输至数据中心的数据通信伴侣，以及该数据通信伴侣智能切换通信方式的方法。
背景技术
近些年来，我国出台一系列政策推动和引导电动汽车行业的发展。动力电池组作为新能源电动汽车最普遍的能量存储装置，一般由大量的单体动力电池串并联组成，所以必须配备相应的电池管理***，简称BMS，对动力电池组进行保护及监测。目前BMS的主要功能一般包括电池的状态监测，电池组的状态评估，以及电池组的充放电保护和电池的均衡管理控制。而作为电动汽车最重要的部件之一，动力电池组整个生命周期的数据信息，对于电池的使用安全、回收利用等都具有重要的意义。
2016年8月12日工信部发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》修订意见稿中，强调了新能源汽车的产品安全监控环节，增加了对全部新能源汽车的运行及安全状态实时监控的要求，并提出跟踪记录汽车使用、维护、维修情况（包括动力电池回收和处置情况）。
目前市面上存在一些动力电池全生命周期监管***，其主要存在以下不足之处：第一，不具有完备性，目前市面上的***大多仅具有一到两种通信通道，这种***容易造成数据的流失，也无法保证故障信息传输的实时性；第二，不具有最优通道选择策略，在通信通道有限的情况下，无法切换到最优的通信通道不仅会造成通信资源的浪费，而且会增加***的运行成本。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种面向电池管理***的数据通信伴侣及其智能切换方法，以解决实时上报BMS的故障信息，在一定的条件可以同步存储的电池数据信息，以确保可以监测电池的整个生命周期。
本发明是这样来实现上述目的的：
面向电池管理***的数据通信伴侣，包括嵌入式处理器、与电池管理***连接的通信模块、数据存储模块、数据传输通道切换模块、全球通网络模块、无线网络模块以及有线网络模块；其中嵌入式处理器的多个输入输出端口分别与通信模块、数据存储模块、数据传输通道切换模块连接，所述数据通道切换模块设有分别与全球通网络模块、无线网络模块及有线网络模块连接的端口。
其中，所述通信模块设有与电池管理***连接的IO握手端口以及通信总线。
上述面向电池管理***的数据通信伴侣的智能切换方法为电池管理***通过IO握手端口向通信模块发出握手信号表示电池管理***在线；电池管理***与通信模块之间通过通信总线交换警报故障信息、电池数据信息和控制命令；
当电池管理***发出警报故障信息时，经通信总线传输并通过通信模块输入至嵌入式处理器，嵌入式处理器经以下步骤将警报故障信息传输至数据中心：
a.数据传输通道切换模块连接有线网络模块并检测有线网络模块；如有线网络模块连通执行步骤b，如有线网络离线执行步骤c；
b.有线网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
c.数据传输通道切换模块连接无线网络模块并检测无线网络模块；如无线网络模块连通执行步骤d，如无线网络模块离线执行步骤e；
d．无线网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
e. 数据传输通道切换模块连接全球通网络模块并检测全球通网络模块；如全球通网络模块连通执行步骤f，如全球通网络模块离线执行步骤h；
f．全球通网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
g.警报故障信息发送完毕，嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送传输成功信号至电池管理***；
h.嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送失败成功信号至电池管理***；
当电池管理***发出电池数据信息时，经通信总线传输并通过通信模块输入至嵌入式处理器，嵌入式处理器将电池数据写入数据存储模块，并按照以下步骤对电池数据信息进行处理：
i.嵌入式处理器依次读取存储在数据存储模块中的电池数据信息，并执行步骤j；
j．数据传输通道切换模块连接有线网络模块并检测有线网络模块；如有线网络模块连通执行步骤k，如有线网络离线执行步骤l；
k.有线网络模块将电池数据信息传输到数据中心并执行步骤m；
l.数据传输通道切换模块连接无线网络模块并检测无线网络模块；如无线网络模块连通执行步骤m，如无线网络模块离线执行步骤o；
m．电池数据信息发送完毕，删除数据存储模块中已经发送的电池数据信息，如数据存储模块中的电池数据信息为空执行步骤n，否则执行步骤i；
n.嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送传输成功信号至电池管理***；
o. 嵌入式处理器将电池数据信息写入到数据存储模块中，并通过通信模块经通信总线发送失败信号至电池管理***。
其中，上述的全球通网络模块为短信传输模块或GPRS数据传输模块。
其中，上述的无线网络模块为WIFI模块或蓝牙模块。
其中，上述的有线网络模块为局域网模块。
其中，上述的数据存储模块为两组或以上。
本发明的有益效果是：该智能数据通信伴侣扩展了BMS数据的传输通道，使每辆电动汽车都可以作为互联网中的一个终端，BMS通过智能数据通信伴侣的全球移动通信网络、无线网络或有线网络将故障信息实时传送给数据中心，保证了动力电池在使用上的安全，与此同时，每次接入无线或者有线网络时，电池运行数据也将同步到数据中心，保证了每辆电动汽车的动力电池在整个生命周期中可监控、可追溯。所获得的动力电池数据，用于动力电池的研究，给职能部门提供数据支持，对于动力电池的安全使用、回收利用都有着重要的意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是面向电池管理***的结构示意图；
图2是数据通信伴侣的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，是面向电池管理***，包含以下几个部分，数据中心、通信网络、智能数据通信伴侣、电池管理***（BMS）以及电池包。
一般情况下，电池管理***不具备与数据中心进行数据交换的能力，而智能数据通信伴侣作为扩展模块，可以将电池管理***与数据中心相连通，进行数据交换。在面向电池管理***中，将BMS的报文数据分为两类，第一类为警报故障信息，该类信息需要实时的上传至数据中心，并获得数据中心的反馈信息，回传给BMS；第二类为电池数据信息，该类信息是为了监测动力电池的生命周期；同时通信伴侣会根据通信情况对两类报文数据进行处理，例如当通信伴侣遇到通信故障时，智能数据通信伴侣在接收到电池管理***的数据信息后，将对数据信息进行判别，并依据优先级原则，将数据进行存储或者转发的处理。
数据通信伴侣在于BMS握手成功后，将通过通信总线与BMS连接，并一直处于等待获取BMS通信数据的状态。当数据通信伴侣获取到BMS的通信数据后，进入获取网络连接方法的状态，即通过智能硬件识别目前所处的网络环境。识别完毕后，数据通信伴侣将开始诊断所接收到的BMS通信数据。
首先判断所接收的信息是否为警报故障信息，若为警报故障信息，即判断目前所处的网络环境。若此时有线网络接入，则通过有线网络模块将数据传输至数据中心；若没有有线网络接入，则继续判断是否有无线网络接入，重复上述操作；若无线网络与有线网络均没有接入，则直接通过全球移动通信网络模块将数据传输至数据中心，并检测数据是否传输成功。若传输失败，则继续回传，并记录失败次数，当失败次数大于设定的传输累计失败次数时，向BMS报告传输失败，并记录警报故障信息，最后返回至获取BMS通信数据的状态；若传输成功，则直接返回至BMS通信数据状态。
如果判断不为警报故障信息时则判断是否为电池数据信息。若为电池数据信息，即判断目前所处的网络环境。若此时有线网络接入，则通过有线网络模块将数据传输至数据中心；若没有有线网络接入，则继续判断是否有无线网络接入，重复上述操作；若此时没有网络接入，则将电池数据存储至数据存储模块。如果判断到此时已经接入到网络中，即上传数据存储模块中的电池数据信息，直到上传数据存储模块中的所有电池数据信息被上传至数据中心。
如图2所示，为本发明的智能数据通信伴侣结构示意图。其中电池管理***与智能数据通信伴侣有三类信号线连接，分别为供电总线、IO握手端口、以及通信总线。目前市面上的BMS大部分都由12V铅酸电池供电，智能数据通信伴侣的供电总线可以挂载在该12V铅酸电池供电总线上。IO握手端口用于BMS与智能数据通信伴侣连接时的握手检测阶段。在IO握手端口中，可以为一根由电平触发的信号线，在BMS端，该IO端口由10千欧姆的电阻下拉接地；在智能数据通信伴侣端，该IO端口为一个12V的高电平；当BMS检测到该高电平时，即认为智能数据通信伴侣接入到BMS当中。在BMS与智能数据通信伴侣握手成功后，BMS将通过通信总线的方式与数据通信伴侣交换数据。
上述全球移动网络模块、无线网络模块、有线网络模块为并联的关系，并由嵌入式处理器通过数据传输通道切换模块来选择与数据中心的连接通道。全球移动网络可以是由SIM900A组成的硬件***，并支持短信、GPRS数据传输等功能。无线网络可以是由CC3200组成的硬件***，支持WIFI的AP/STA模式。有线网络可以是由ENC28J60组成的硬件***，对外留出RJ45接口。
另外，智能数据通信伴侣的数据存储模块可以是两张带有SDIO接口的SD卡组成。两张SD卡轮换工作，当一张SD卡处于读取状态时，可以将收到的数据存储至第二张SD卡。此处的SD卡相当于FIFO队列，在SD卡存储满后，将重新在SD卡的起始存储位置覆盖原有的数据。当检测到网络信号后，且将所存储的电池数据上传完成后，将清空SD卡，等待重新写入电池数据信息。
Claims (7)
1.面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：包括嵌入式处理器、与电池管理***连接的通信模块、数据存储模块、数据传输通道切换模块、全球通网络模块、无线网络模块以及有线网络模块；其中嵌入式处理器的多个输入输出端口分别与通信模块、数据存储模块、数据传输通道切换模块连接，所述数据通道切换模块设有分别与全球通网络模块、无线网络模块及有线网络模块连接的端口。
2.根据权利要求1所述的面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：所述通信模块设有与电池管理***连接的IO握手端口以及通信总线。
3.一种权利要求2所述面向电池管理***的数据通信伴侣的智能切换方法，其特征在于：电池管理***通过IO握手端口向通信模块发出握手信号表示电池管理***在线；电池管理***与通信模块之间通过通信总线交换警报故障信息、电池数据信息；
当电池管理***发出警报故障信息时，经通信总线传输并通过通信模块输入至嵌入式处理器，嵌入式处理器经以下步骤将警报故障信息传输至数据中心：
a.数据传输通道切换模块连接有线网络模块并检测有线网络模块；如有线网络模块连通执行步骤b，如有线网络离线执行步骤c；
b.有线网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
c.数据传输通道切换模块连接无线网络模块并检测无线网络模块；如无线网络模块连通执行步骤d，如无线网络模块离线执行步骤e；
d．无线网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
e. 数据传输通道切换模块连接全球通网络模块并检测全球通网络模块；如全球通网络模块连通执行步骤f，如全球通网络模块离线执行步骤h；
f．全球通网络模块将警报故障信息传输到数据中心并执行步骤h；
g.警报故障信息发送完毕，嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送传输成功信号至电池管理***；
h.嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送失败成功信号至电池管理***；
当电池管理***发出电池数据信息时，经通信总线传输并通过通信模块输入至嵌入式处理器，嵌入式处理器将电池数据写入数据存储模块，并按照以下步骤对电池数据信息进行处理：
i.嵌入式处理器依次读取存储在数据存储模块中的电池数据信息，并执行步骤j；
j．数据传输通道切换模块连接有线网络模块并检测有线网络模块；如有线网络模块连通执行步骤k，如有线网络离线执行步骤l；
k.有线网络模块将电池数据信息传输到数据中心并执行步骤m；
l.数据传输通道切换模块连接无线网络模块并检测无线网络模块；如无线网络模块连通执行步骤m，如无线网络模块离线执行步骤o；
m．电池数据信息发送完毕，删除数据存储模块中已经发送的电池数据信息，如数据存储模块中的电池数据信息为空执行步骤n，否则执行步骤i；
n.嵌入式处理器通过通信模块经通信总线发送传输成功信号至电池管理***；
o. 嵌入式处理器将电池数据信息写入到数据存储模块中，并通过通信模块经通信总线发送失败信号至电池管理***。
4.根据权利要求1所述的面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：所述全球通网络模块为短信传输模块或GPRS数据传输模块。
5.根据权利要求1所述的面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：所述无线网络模块为WIFI模块或蓝牙模块。
6.根据权利要求1所述的面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：所述有线网络模块为局域网模块。
7.根据权利要求1所述的面向电池管理***的数据通信伴侣，其特征在于：所述数据存储模块的数量为两组或以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |