一種多BMS模塊並聯的電池管理系統及其實現方法與流程
2023-07-05 02:09:46
本發明涉及電池管理系統領域，特別是涉及一種多BMS模塊並聯的電池管理系統及其實現方法。
背景技術：
電池管理系統(BMS)是一個本世紀才誕生的新儲能產品，因為電化學反應的難以控制和材料在這個過程中性能變化的難以捉摸，所以才需要這麼一個管家來時刻監督調整限制電池組的行為，以保障使用安全。
電池管理系統(BMS)是電動汽車，儲能電站，家庭儲能的一個關鍵組成部分。為保證電池安全可靠地運行，電池管理系統需要具有電池狀態監測和評估，充放電控制、電池均衡等功能。2013年以來電動汽車特別是純電動汽車起火事故頻發，導致消費者對電動汽車產生了安全疑慮。同混合動力汽車(HEV)相比，插電式混合動力汽車(PHEV)和純電動汽車(BEV)的電池系統結構較為複雜，對電池續航力與安全性的要求更高，必須配套更加成熟可靠的電池管理系統。因此，電池管理系統行業將隨電動汽車市場的擴大和家庭儲能的發展而受益。電池管理系統的主要功能有：1、電池管理系統測量精度的檢測及校正，主要包括電壓測量精度、電流測量精度、溫度檢測精度、單體電壓測量精度。2、電池管理系統安全保護功能測試，目的是校驗電池管理系統保護動作的可靠性和靈敏度。3、電池充放電功能測試。4、電池管理系統算法驗證：驗證SCO估算精度。
然而，隨著電動汽車市場的擴大和家庭儲能的發展，儲能產品需求種類較多，需求各不相同，最重要的是容量需求差異，導至電池管理系統種類較多，電池管理系統實際應用不靈活。一般情況下一個電池管理系統最大功耗是固定的；同一個電池管理系統可能只能用在一個儲能系統上，如果遇到時實際運用的功率比當前電池管理系統的功率大的，則電池管理系統無法提供足夠的能量來供給。反之，如果實際的用電功率比電池管理系統的功率小很多，就會造成資源浪費，就需要重新設計開發，增加開發成本。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種多BMS模塊並聯的電池管理系統及其實現方法，提高該電池管理系統的可靠性及安全性。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
一種多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法，步驟包括：
S1、將多個BMS模塊並聯連接，並設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊；
S2、所述子模塊將自身模塊數據發送給主模塊，所述主模塊接收各子模塊的數據，並對自身模塊數據及子模塊的數據進行處理。
作為進一步優選的方案，所述步驟S1設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊的步驟具體為：
利用BMS模塊的ID設定單元對其自身BMS模塊進行地址分配，將其中一個BMS模塊設置為主模塊，其餘BMS模塊設置為子模塊。
作為進一步優選的方案，所述步驟S1設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊的步驟具體為：
上位機通過CAN總線發送相應的地址給各BMS模塊，將其中一個BMS模塊設置為主模塊，其餘BMS模塊設置為子模塊。
作為進一步優選的方案，所述主模塊和子模塊的數據包括：電壓數據、電流數據和警告保護信息。
作為進一步優選的方案，所述步驟S2中，主模塊處理主模塊和子模塊的數據的步驟包括：採用均值算法計算電壓數據、採用加法算法計算電流數據、採用或門算法分析警告保護信息。
作為進一步優選的方案，還包括以下步驟：
所述主模塊通過CAN總線發送主模塊和子模塊的數據給負載；
負載通過CAN總線控制主模塊和子模塊的充放電。
作為進一步優選的方案，還包括啟動主模塊保護程序的步驟：
若所述主模塊檢測到主模塊和/或子模塊有數據或信息缺失時，主模塊關閉自身數據輸出，並通過CAN總線發送報警保護信息給各個子模塊，各個子模塊接收到報警保護信息後，各個子模塊立即關閉自身數據輸出，主模塊和子模塊分別進入待機狀態。
作為進一步優選的方案，還包括啟動子模塊保護程序的步驟：
若所述子模塊內部出現數據或信息缺失時，子模塊關閉自身數據輸出，並通過CAN總線發送報警保護信息給主模塊，主模塊接收到報警保護信息後，主模塊關閉自身數據輸出，並發送報警保護信息給其餘的子模塊，其餘的子模塊接收到報警保護信息後，其餘的子模塊立即關閉自身數據輸出，主模塊和子模塊分別進入待機狀態。
作為進一步優選的方案，還包括以下步驟：
所述主模塊關閉自身數據輸出後，通過CAN總線發送報警保護信息給負載，所述負載接收到報警保護信息後，停止對主模塊和子模塊的充放電。
一種多BMS模塊並聯的電池管理系統包括：多個並聯連接的BMS模塊；所述BMS模塊包括CAN通訊單元，所述CAN通訊單元通過CAN總線與負載連接，多個所述BMS模塊的CAN通訊單元通過CAN總線連接；所述BMS模塊還包括ID設定單元，所述ID設定單元用於設定其對應BMS模塊的地址。
本發明相比於現有技術的優點及有益效果如下：
1、本發明提供一種多個BMS模塊並聯的電池管理系統的實現方法，在多個BMS模塊中設有主模塊和子模塊，各個BMS模塊分工明確，提高該電池管理系統的使用效率，增加該電池管理系統可靠性。
2、本發明在數據處理中採用均值算法、加法算法和或門算法，可以有效地對各個模塊的數據進行實時處理，提高數據處理能力和效率；同時，主模塊還實時監控各個BMS模塊的數據的採集情況，如有出現數據或信息缺失，則可以立即控制停止各個BMS模塊的工作，提高該電池管理系統的安全性。
3、本發明提供的多BMS模塊並聯的電池管理系統，其採用多個BMS模塊並聯後，通過地址的設置就可以實現多個BMS模塊並聯起來使用，大大縮短了開發周期，用戶使用出現的問題減少，生產成本減低，同時，在實際應用中可以滿足不同終端客戶的應用需求。
4、本發明提供的多BMS模塊並聯的電池管理系統，安裝方便，只需兩根電源線和兩根數據線就可以組成多個BMS並聯的電池系統管理，使用簡單，該電池管理系統可靠性高。
附圖說明
圖1為本發明一種多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法流程圖；
圖2為本發明一種多BMS模塊並聯的電池管理系統結構框圖；
圖3為本發明一種多BMS模塊並聯的電池管理系統另一結構框圖。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。
需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
實施例1
請參閱圖1，一種多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法20，步驟包括：
S1、將多個BMS模塊並聯連接，並設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊；
S2、所述子模塊將自身模塊數據發送給主模塊，所述主模塊接收各子模塊的數據，並對自身模塊數據及子模塊的數據進行處理。
在本實施例中，所述步驟S1設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊的步驟具體為：
利用BMS模塊的ID設定單元對其自身BMS模塊進行地址分配，將其中一個BMS模塊設置為主模塊，其餘BMS模塊設置為子模塊。
ID設定單元具體為多路撥碼器，多路撥碼器可以通過地址來設定主模塊和子模塊。
以3個BMS模塊並聯為例：設定其中一個BMS模塊的ID＝000，並且此BMS模塊為主模塊，負責接收各子模塊的數據，並對主模塊和各子模塊的數據進行處理。設置其餘兩個BMS模塊為子模塊，各子模塊的ID分別為ID＝100，ID＝101，各子模塊負責將自身的數據發送給主模塊。
所述主模塊和子模塊的數據包括：電壓數據、電流數據和警告保護信息。所述步驟S2中，主模塊處理主模塊和子模塊的數據的步驟包括：採用均值算法計算電壓數據、採用加法算法計算電流數據、採用或門算法分析警告保護信息。
所述電壓數據採用的均值算法：指所有BMS模塊的電壓和(U1+U2+.....UN)除模塊數N，也就是所有並聯BMS模塊的平均值即：U＝(U1+U2+.....UN)/N。所述電流數據的加法算法：指的所有並聯BMS模塊的電流和(I1+I2+.....IN)即:I＝(I1+I2+.....IN)。所述警告信息採用的或門算法：簡單的說，就是當有一個模塊發生報警保護時，整個系統就會報警報護。
所述多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法20還包括以下步驟：
所述主模塊通過CAN總線發送主模塊和子模塊的數據給負載；
負載通過CAN總線控制主模塊和子模塊的充放電。
所述多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法20還包括啟動主模塊保護程序的步驟：若所述主模塊檢測到主模塊和/或子模塊有數據或信息缺失時，主模塊關閉自身數據輸出，並通過CAN總線發送報警保護信息給各子模塊，各子模塊接收到報警保護信息後，各子模塊立即關閉自身數據輸出，主模塊和子模塊分別進入待機狀態。所述主模塊關閉自身數據輸出後，通過CAN總線發送報警保護信息給負載，所述負載接收到報警保護信息後，負載停止對主模塊和子模塊的充電或放電。
所述多BMS模塊並聯的電池管理系統實現方法20還包括啟動子模塊保護程序的步驟：若至少一個子模塊出現數據或信息缺失時，數據或信息缺失的子模塊關閉自身數據輸出，並通過CAN總線發送報警保護信息給主模塊，主模塊接收到報警保護信息後，主模塊關閉自身數據輸出，並發送報警保護信息給其餘的子模塊，其餘的子模塊接收到報警保護信息後立即關閉自身數據輸出，主模塊和子模塊分別進入待機狀態。所述主模塊關閉自身數據輸出後，通過CAN總線發送報警保護信息給負載，所述負載接收到報警保護信息後，負載停止對主模塊和子模塊的充電或放電。
這裡的數據或信息缺失是指該電池管理系統的一個BMS模塊如果因硬體故障斷開，CAN通訊上就無法收到該模塊的通訊信息，就稱之為信息缺失。
要說明的是：負載根報警保護信號類型作出相應動作：例如當收到欠壓報警保護信號時，負載會切斷用電設備；當發生過充過壓報警保護信號時，負載會關閉充電電源，停止向BMS充電；當發生放電過流報警保護信號時，會切斷用電設備，防止系統過放；當發生充電過流報警保護信號時，會切斷充電電源，防止系統過充。
實施例2
除下述的技術特徵，本實施例的其他技術特徵與實施例1相同，所述步驟S1設置其中任意一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊的步驟具體為：上位機通過CAN總線發送相應的地址給各BMS模塊，將其中一個BMS模塊設置為主模塊，其餘BMS模塊設置為子模塊。
以3個BMS模塊並聯為例：上位機設置其中一個BMS模塊的地址為ID＝000，並將此BMS模塊設為主模塊，負責接收各子模塊的數據，並對主模塊和各子模塊的數據進行處理。其餘兩個BMS模塊設為子模塊，兩個子模塊的ID分別為100和101，各子模塊負責將自身數據發送給主模塊。
實施例3
請參閱圖2，一種多BMS模塊並聯的電池管理系統10包括：多個BMS模塊並聯連接，所述BMS模塊包括正極輸出1和負極輸出2，多個所述BMS模塊的正極輸出1依次連接，多個所述BMS模塊的負極輸出2依次連接。所述正極輸出1和負極輸出2還外接有負載。
所述BMS模塊還包括CAN通訊單元3，所述CAN通訊單元3通過CAN總線與負載連接，多個所述BMS模塊的CAN通訊單元3通過CAN總線依次連接；所述BMS模塊還包括ID設定單元4，所述ID設定單元4用於設定所述BMS模塊的地址。負載控制各個BMS模塊的充電和放電。
多個BSM模塊並聯的電池管理系統能靈活控制使用的BMS系統的功率大小的問題，不用重新開發新的BMS系統，也不用對BMS項目進行更換，把複雜的應用系統模塊化，節約資源，降低BMS系統的開發成本。
實施例4
請參閱圖3，除下述的技術特徵，本實施例的其他技術特徵與實施例3相同，所述CAN通訊單元3還通過CAN總線與上位機連接，上位機可根據BMS模塊的地址設置其中一個BMS模塊為主模塊，其餘的BMS模塊為子模塊，負載控制各個BMS模塊的充電和放電。
具體的，上位機通過CAN總線發送地址給各BMS模塊，設置其中一個BMS模塊的地址為ID＝000，並且將此BMS模塊設為主模塊，設置其餘BMS模塊的地址為ID＝001，ID＝002，…將這些BMS模塊設為子模塊，ID＝000的主模塊接受各子模塊的數據，並對主模塊和子模塊的數據進行處理；而其餘的子模塊將自身數據信息發送給主模塊。
以上所述實施方式僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。