一種電動汽車電池管理系統(tǒng)混合通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車電池管理技術(shù)，具體涉及一種電池管理控制器總成CAN總線、菊花鏈和串口通信的混合通信技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球汽車工業(yè)面臨金融危機、能源危機和環(huán)境保護等問題的巨大挑戰(zhàn)，發(fā)展電動汽車，實現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成廣泛的共識。目前，我國已出臺許多政策扶持和引導(dǎo)電動吃車行業(yè)的快速發(fā)展，以加速提高國內(nèi)電動汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力，縮短其成熟期。
[0003]動力電池組作為電動汽車的關(guān)鍵部件，動力電池組根據(jù)不同的整車需求，單體數(shù)從幾十個到上百串不等，其對動力電池的監(jiān)控和管理必須放在動力電池系統(tǒng)首要考慮的對象之一，其每個單體的電壓等必須進行實時通信，因此對通信方式提出了較高的要求。
[0004]以目前常見的鋰電池為動力的電動汽車為例，為了達(dá)到期功率要求，動力電池組由多個單體電池組串聯(lián)組成，普通純電動小客車的動力電池的總電壓普遍高于300V,而目前鋰電池單體電壓均小于4V，所以需要監(jiān)控可能多達(dá)一百個單體的電壓，目前主流單體采集芯片均只能實現(xiàn)最多12個單體的電壓采集，所以需要可能多達(dá)10個的電池管理芯片用到電池管理系統(tǒng)中用于對監(jiān)控和管理鋰電池單體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，電池管理系統(tǒng)較為成熟的通信技術(shù)方案，主要使用CAN通信電路作為電池管理系統(tǒng)分板與主板間的通信電路，CAN電路具有如下特點:監(jiān)視與控制能力強，可靠性與故障容限高，實時響應(yīng)性好，報文長度小，體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議的復(fù)雜性簡單，通信速率高，對環(huán)境的要求低，抗干擾能力強，可靠性高等優(yōu)點。但此種通信電路運用到電池管理系統(tǒng)中存在成本高，電路復(fù)雜等缺點。在單體采集芯片采集對數(shù)據(jù)進行采集后，通過串口通信與單片機進行數(shù)據(jù)交付，單片機再通過CAN通訊將數(shù)據(jù)傳遞到主單片機，但電池管理系統(tǒng)采集的是高壓(動力電池的單體電壓和總電壓等)，所以數(shù)據(jù)傳遞過程中需要對高壓采集部分和低壓處理部分電路進行隔離處理。因為在一套管理系統(tǒng)中可能用到多達(dá)兩位數(shù)的單體采集芯片，每一個單體采樣芯片均要使用一個從單片機和一套隔離電路，導(dǎo)致電池管理控制器總成成本高。而電路中較多的隔離電路使BMS的EMC問題更加難以控制；
菊花鏈電路是一種新型的基于ASIC單體采樣電路，菊花鏈通信是簡化的級聯(lián)模式，采用串聯(lián)通信方式，該通信模式可以傳輸來自主控制器的控制命令，也可以與相鄰芯片進行數(shù)據(jù)傳輸，而且菊花鏈通信對于多級的電池管理芯片，具有自動識別技術(shù)，不需要對分板進行硬件編制，分板的數(shù)量可任意增減和互換，主要的優(yōu)點是提供集中管理的擴展端口，電路簡單，不需要額外的外圍電路，成本低；但菊花鏈通信方式抗干擾能力差；因高低壓通信未使用同一參考地，容易受到參考地電壓波動的影響等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種成本低，且能實現(xiàn)可靠通信的針對汽車電池管理控制器總成的混合通信系統(tǒng)，具有更大的管理能力和高擴展性。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明針對汽車電池管理控制器總成設(shè)計了一種CAN、菊花鏈及串口通信的混合通信方式，其采用菊花鏈通信、串口通信和CAN通信，所述菊花鏈通信基于ASIC單體采集芯片。
[0008]本發(fā)明所述混合通信系統(tǒng)包括主板、分板、電池組、電池組線束，分板內(nèi)部采用通信方式簡單的菊花鏈和串口進行通信，分板與主板間采用抗干擾能力強更加成熟的CAN通訊進行通信，提升整個系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性，降低系統(tǒng)的成本。
[0009]具體，所述主板和分板通過CAN總線連接；所述分板和電池組通過電池組線束連接。
[0010]所述主板中包括CAN收發(fā)器和主板單片機；
所述分板中包括ASIC芯片、通信電容、分板單片機和隔離CAN收發(fā)器；
所述分板內(nèi)部包括多個ASIC芯片，每個ASIC芯片采集對應(yīng)電池組的單體電壓和溫度，分板內(nèi)部的ASIC芯片與ASIC芯片之間的數(shù)據(jù)交付采用菊花鏈通信，分板內(nèi)部對應(yīng)采集最低單體電壓的ASIC芯片與分板單片機通過串口進行數(shù)據(jù)交付，分板內(nèi)部分板單片機通過隔離CAN收發(fā)器后與主板進行數(shù)據(jù)交付，隔離CAN收發(fā)器用于動力電池高壓和整車低壓系統(tǒng)進行隔離；
所述主板的命令通過第一塊分板依次向下分板進行數(shù)據(jù)輸出，ASIC芯片執(zhí)行完命令后，由底層的一塊ASIC芯片將采集到數(shù)據(jù)向上依次傳輸數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)通過通信電容對兩個ASIC芯片的參考地進行隔離，菊花鏈通信具體采用兩條差分通信的信號線和兩條差分通信的錯誤信號線進行通信；
CAN總線上的數(shù)據(jù)通過主板內(nèi)部的CAN轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)據(jù)傳遞給主板單片機，單片機對數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對電池進行管理，包括電池總電壓、電池單體電壓和電池的環(huán)境溫度等信息，用于計算電池能量SOC、允許充放電電流和是否開啟均衡等功能。
[0011]采用以上技術(shù)方案，可以給本發(fā)明帶來以下優(yōu)點:
1、使用更加靈活:CAN總線上最多可以擴展上百個的節(jié)點，且支持上百米的傳輸距離，分板內(nèi)菊花鏈通信支持上百個ASIC芯片的級聯(lián)通信，整個通信網(wǎng)絡(luò)可支持上萬個ASIC芯片的輸出傳輸，可支持上萬個單體電池的監(jiān)控和管理，不但適用于純電動汽車和大型客車的應(yīng)用，同樣也適用于大型電池儲能設(shè)備的管理和監(jiān)控。
[0012]2、成本低:本發(fā)明采用板內(nèi)之間的ASIC芯片采用菊花鏈通信方式，采用至下而上的級聯(lián)傳輸形式，多個芯片對應(yīng)一個單片機、一套隔離通信CAN電路和CAN電源；再也不需要每個ASIC芯片對應(yīng)一個單片機、一套隔離通信CAN電路和CAN電源，其總體成本節(jié)約一半以上。
[0013]3、通信更加可靠:由于電動車內(nèi)電池數(shù)量多，為了減少單體采樣線束的長度，分板采用靠近電池組進行布置，采樣線束長度短，但導(dǎo)致分板與分板之間產(chǎn)生較長的通信線束；電動車內(nèi)大功率電器多，電磁兼容環(huán)境惡劣，分板與分板之間采用菊花鏈通信極易受到干擾，容易導(dǎo)致信號出錯影響使用，所以分板與分板間的通信采用抗干擾能力極強的CAN通信進行通信。而分板內(nèi)部由于傳輸距離短，且板內(nèi)干擾小，所以選擇結(jié)構(gòu)簡單低成本的菊花鏈進行通信。這樣在降低成本和減少系統(tǒng)復(fù)雜程度的同時提高系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明的電池包示意圖。
[0015]圖2分板內(nèi)部ASIC芯片與ASIC芯片之間菊花鏈通信示意圖。
[0016]圖3分板內(nèi)部ASIC芯片與板內(nèi)單片機串口通信示意圖。
[0017]圖4分板與分板外通過隔離CAN通信的示意圖。
[0018]圖5電池管理系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接示意圖。
[0019]圖6主板CAN通信示意圖。
[0020]圖中，電池包01 ;主板02 ;分板03 ;電池組04 ;采樣線束05 ;ASIC芯片11 ;通信電容12 ;分板單片機13 ;隔離CAN收發(fā)器14 ；CAN收發(fā)器15 ;主板單片機16。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
如圖1所示的電池包01，包括主板02、分板03、電池組04、采樣線束05。所述主板02和分板03通過CAN總線連接，分板03和電池組04通過電池組線束05連接。
[0022]其中主板02中包括CAN收發(fā)器15 ;主板單片機16。主板單片機可采用飛思卡爾公司32位單片機，CAN收發(fā)器15采用NXP公司TJA系列High-speed CAN transceiver，主板通過CAN通信傳輸主板中MCU的命令和分板上傳的信息，分板的數(shù)據(jù)通過CAN雙絞線連接到整個通信CAN網(wǎng)絡(luò)中。
[0023]其中分板03中包括ASIC芯片11、通信電容12、分板單片機13、隔離CAN收發(fā)器14ο
[0024]分板03內(nèi)部包括多個ASIC芯片11，每個ASIC芯片11采集對應(yīng)電池組04的單體電壓和溫度，分板03內(nèi)部的ASIC芯片11與ASIC芯片11之間的數(shù)據(jù)交付采用菊花鏈通信，分