[发明专利]基于FlexRay总线的电池信息同步采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FlexRay总线的电池信息同步采集装置，属于储能技术领域。

背景技术

很多与储能相关的对象，比如电动汽车、储能电站等，其整体性能经常很大程度上决定于电池的性能。而由于受电池单体容量、电压的限制，很多储能装备都是以电池组的形式，也即很多单体电池进行串、并联后共同工作的，此时电池管理所需要获取的参数除了电压、电流之外，计算电池组的SOC（State Of Charge，荷电状态）以及内阻估算也很重要。

对于需要更为精确地计算电池内阻模型以及SOC的情况下，电池组内各单体的电压同步采集以及电压和电流的同步采集是非常重要的。目前多采用CAN总线为通信手段的分布式采集方式，虽然此方案可以实现多个电池单体信息的采集与交互，但是在同步采集的问题上不够理想。

尽管目前严格意义上的精确同步无法实现，但可以通过技术手段来对各单体信息采集的时间差缩短，从而实现理论意义上的同步采集。本发明利用了FlexRay总线本身的自同步机制，可以实现多个电池单体信息的同步采集。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于FlexRay总线的电池信息同步采集装置，用以实现对多个单体电池电压、温度等信息的同步采集，以提高电池组SOC估算的精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种基于FlexRay总线的电池信息同步采集装置，其外部设备为多个串联连接的被测电池单体，所述装置包括一个以上的电池信息采集设备、一个中央电池管理设备和用于上述电池信息采集设备和中央电池管理设备通信的FlexRay总线；

上述电池信息采集设备用于多个串联电池的电流采集以及所述多个串联电池中各个电池单体电压、单体温度的采集，所述电池信息采集设备包括中央处理器电路、FlexRay总线接口电路、实时时钟电路、电池单体电压采集电路、电池单体温度采集电路和串联电池电流采集电路；

上述电池信息采集设备中，中央处理器电路用于为电池单体电压采集电路、电池单体温度采集电路和串联电池电流采集电路提供同步采样起始时间点并发出启动控制信号；电池单体电压采集电路、电池单体温度采集电路和串联电池电流采集电路在收到中央处理器电路发出的启动控制信号后，电池单体电压采集电路开始采集多个串联电池中各个电池单体电压信息并将采集结果送至中央处理器电路，电池单体温度采集电路开始采集多个串联电池中各个电池单体温度信息并将采集结果送至中央处理器电路，串联电池电流采集电路开始采集多个串联电池的电流信息并将采集结果送至中央处理器电路；中央处理器电路将获取的多个串联电池的电流信息以及所述多个串联电池中各个电池单体电压、单体温度信息按照FlexRay通信协议中数据帧的格式整理后通过FlexRay总线接口电路发送至中央电池管理设备；

上述中央电池管理设备包括中央处理器电路、FlexRay总线接口电路和图像显示电路，其中中央处理器电路通过FlexRay总线接口电路接收各电池信息采集设备发送来的电池信息数据，对数据按照电池信息采集设备整理的数据帧格式进行提取后将数据结果由图像显示电路进行显示；

上述FlexRay总线用于连接所述多个电池信息采集设备和中央电池管理设备，为其提供通信介质。

上述电池信息采集设备中，中央处理器电路根据FlexRay总线的静态时隙为电池单体电压采集电路、电池单体温度采集电路和串联电池电流采集电路提供同步采样起始时间点并发出启动控制信号，用于实现各采集电路的同步采样，FlexRay总线的静态段中静态时隙分配方法如下：

1）在FlexRay总线的每个通信循环的静态段中划分出N+2个以上的静态时隙，其中N为所述电池信息同步采集装置中包含的电池信息采集设备的数量；

2）在每个通信循环中第1个静态时隙到来的时刻，电池信息采集设备中的中央处理器电路会产生中断并捕获该时刻，此时中央处理器电路执行两种操作：一是将该时刻作为同步采样起始时间点，并在该时刻发出启动控制信号，控制电池单体电压采集电路、电池单体温度采集电路和串联电池电流采集电路开始各自的信息采集任务，二是读取实时时钟以获取当前时间；

3）从第2个静态时隙开始，为每个电池信息采集设备分配至少1个静态时隙，用于中央处理器电路将采集到的电池信息数据以及当前时间发送至FlexRay总线并由中央电池管理设备读取；