电池管理系统及新能源交通工具的制作方法

1.本发明涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统及新能源交通工具。


背景技术：

2.新能源汽车的电池包用于为整车提供驱动电能，电池包通常由多个电池模组串联组成，每个电池模组内又包含多个电芯。当电芯出现故障时，例如过温、过压或欠压时，有可能出现电池包的热失控，从而导致燃烧、爆炸、人员伤害等事故。电池包内置电池管理系统(battery management system，bms)，电池管理系统需要持续对电芯的状态进行实时监控，能够及时检测到电芯故障并采取相应的措施，例如报警、限制功率、下高压、对电芯进行散热及防爆炸等。
3.图1为现有的电池管理系统的结构框图。如图1所示，现有的电池管理系统主要包括处理模块11、桥接模块12及若干采样模块，所述处理模块11与所述桥接模块12电性连接，所述桥接模块12以菊花链的形式与所述采样模块逐个连接，所述采样模块会将采集到的电芯电压和模组温度等信号通过菊花链中继转发的方式发送到所述桥接模块12，所述桥接模块12再转送到所述处理模块11中进行处理。具体而言，所述电池包需要的采样模块较多，一般有6～8个，图1中仅用4个采样模块举例，在所述电池管理系统运行时，所述采样模块d1把采集的信号传递给所述采样模块c1，所述采样模块c1把采集的信号及收到的信号转发给所述采样模块b1，所述采样模块b1把采集的信号及收到的信号转发给所述采样模块a1，最后由所述采样模块a1把所有信号转发给所述桥接模块12。如此一来，与所述桥接模块12越近的采样模块需要转发的信息越多，功耗就越大；与所述桥接模块12越远的采样模块需要转发的信息越少，功耗越小。由于采样模块是消耗电芯电能的器件之一，如果不采取措施，电池模组a2、电池模组b2、电池模组c2及电池模组d2中的电芯容量将很快变得不平衡，然而只有所有电池模组的电芯容量保持一致，才能保证电池包具有最大的电能输出。因此，如何确保每个所述采样模块之间消耗的电能尽可能的一致，以避免因采样模块导致的电芯容量差异，进而导致新能源汽车的续航里程变短，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电池管理系统及新能源交通工具，用于解决因采样模块导致的电芯容量差异，进而导致电动车的续航里程变短的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提供了电池管理系统，包括处理模块、桥接模块及若干采样模块，所述采样模块用于实时监控电芯的状态，所述桥接模块与若干所述采样模块连接成环形菊花链，所述处理模块控制所述环形菊花链交替进行正向通讯和反向通讯。
6.可选的，所述处理模块上电后控制所述环形菊花链每隔一定时间切换通讯方向。
7.可选的，所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间相等。
8.可选的，所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间不相等。
front end，afe)，每个所述采样模块均可以监控所述电池包中的一个电池模组内的所有电芯的状态。图2中适应性地展示出了4个所述电池模组和两个所述从板，4个所述电池模组分别为电池模组e2、电池模组f2、电池模组g2及电池模组h2。每个所述从板分别具有两个所述采样模块，共计4个所述采样模块，分别为采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1及采样模块h1。
27.一个所述采样模块对应监控一个所述电池模组内的所有电芯的状态，也即，所述采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1及采样模块h1分别监控所述电池模组e2、电池模组f2、电池模组g2及电池模组h2内的所有电芯的状态。
28.应理解，所述电池模组和所述从板的数量并不限于此，还可以是1个、3个、5个或6个等；每个所述从板也不限于包括两个所述采样模块，还可以包括1个、3个、4个或5个等，此处不再一一举例说明。
29.所述采样模块会实时监控对应的电池模组内的所有电芯的状态。具体而言，所述采样模块可以实时采集对应的电池模组的电芯电压和模组温度，并将采集到的电芯电压和模组温度等信号通过菊花链中继转发的方式发送到所述桥接模块22，再由所述桥接模块22将所有信号转发给所述处理模块21进行处理。
30.进一步地，由于所述桥接模块22与若干所述采样模块连接成环形菊花链，所述环形菊花链可以正向通讯，也可以反向通讯。以图2为例，当所述环形菊花链正向通讯时，所述环形菊花链中的信号以顺时针的方式传递，具体而言，所述采样模块h1将采集到的信号转发给所述采样模块g1，所述采样模块g1将采集到的信号及所述采样模块h1转发的信号转发给所述采样模块f1，所述采样模块f1将采集到的信号及所述采样模块g1转发的信号转发给所述采样模块e1，所述采样模块e1将采集到的信号及所述采样模块f1转发的信号转发给所述桥接模块22。反之，当所述环形菊花链反向通讯时，所述环形菊花链中的信号以逆时针的方式传递，具体而言，所述采样模块e1将采集到的信号转发给所述采样模块f1，所述采样模块f1将采集到的信号及所述采样模块e1转发的信号转发给所述采样模块g1，所述采样模块g1将采集到的信号及所述采样模块f1转发的信号转发给所述采样模块h1，所述采样模块h1将采集到的信号及所述采样模块g1转发的信号转发给所述桥接模块22。
31.可以理解的是，当所述环形菊花链正向通讯时，所述采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1、采样模块h1转发的信息量依次递增，消耗的电芯电能也依次递增，如此，一定时间之后，所述电池模组e2、电池模组f2、电池模组g2、电池模组h2中的电芯电量会依次递减，进而导致电芯容量不平衡。反之，当所述环形菊花链反向通讯时，所述采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1、采样模块h1转发的信息量依次递减，消耗的电芯电能也依次递减，如此，一定时间之后，所述电池模组e2、电池模组f2、电池模组g2、电池模组h2中的电芯电量会依次递增，进而导致电芯容量不平衡。
32.基于此，本实施例中，当所述处理模块21上电后，会控制所述环形菊花链每隔一定时间切换通讯方向。具体而言，所述处理模块21通过向所述桥接模块22发送第一触发信号和第二触发信号而控制所述桥接模块22切换所述环形菊花链的通讯方向，当所述桥接模块22收到所述第一触发信号时控制所述环形菊花链正向通讯，当所述桥接模块22收到所述第二触发信号时控制所述环形菊花链反向通讯。
33.图3为本实施例提供的所述环形菊花链切换通讯方向的流程图，如图3所示，所述
处理模块21上电后，所述环形菊花链可先正向通讯，相隔时间t1之后，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第二触发信号，所述桥接模块22收到所述第二触发信号后控制所述环形菊花链反向通讯；再相隔时间t2之后，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第一触发信号，所述桥接模块22收到所述第一触发信号后控制所述环形菊花链正向通讯；再相隔时间t3之后
…
；再相隔时间tn之后，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第二触发信号，所述桥接模块22收到所述第二触发信号后控制所述环形菊花链反向通讯；所述处理模块21下电。如此一来，所述环形菊花链是交替进行正向通讯和反向通讯的，所述采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1、采样模块h1转发的信息量比较平衡，消耗的电芯电能也比较平衡，可减弱因所述采样模块带来的电芯容量不平衡的问题，提高电池包的电能输出。
34.本实施例中，所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间为1分钟～10分钟，但不因以此为限。
35.进一步地，本实施例中，所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间相等，也即，t1＝t2＝t3
…
＝tn，如此一来，所述环形菊花链进行正向通讯和反向通讯的时间是相等的，所述采样模块之间消耗的电能可以一致，能够最大限度的平衡每个所述电池模组的电芯容量。
36.作为可选实施例，所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间也可以不相等，但是通过调整所述环形菊花链每次切换通讯方向相隔的时间也可以实现所述环形菊花链进行正向通讯和反向通讯的时间相等，此处不再过多赘述。
37.当然，所述环形菊花链进行正向通讯和反向通讯的时间也可以不相等，本发明不做限制。
38.基于此，本实施例还提供了一种新能源交通工具，包括所述电池管理系统。所述新能源交通工具可以是新能源汽车、新能源轮船或新能源飞机等可以应用所述电池管理系统的交通工具，此处不再一一举例说明。
39.实施例二
40.与实施例一的区别在于，本实施例中，所述处理模块21每次上电时控制所述环形菊花链切换通讯方向。也即是说，在所述环形菊花链每个驾驶循环开始时切换通讯方向，在每个驾驶循环内的通讯方向是相同的。
41.图4为本实施例提供的所述环形菊花链切换通讯方向的流程图，如图4所示，所述处理模块21上电，进入驾驶循环1，所述环形菊花链可先正向通讯，直至所述处理模块21下电，驾驶循环1结束；所述处理模块21重新上电，进入驾驶循环2，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第二触发信号，所述桥接模块22收到所述第二触发信号后控制所述环形菊花链反向通讯，直至所述处理模块21下电，驾驶循环2结束；所述处理模块21重新上电，进入驾驶循环3，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第一触发信号，所述桥接模块22收到所述第一触发信号后控制所述环形菊花链正向通讯，直至所述处理模块21下电，驾驶循环3结束；
…
所述处理模块21重新上电，进入驾驶循环n，所述处理模块21向所述桥接模块22发送所述第二触发信号，所述桥接模块22收到所述第二触发信号后控制所述环形菊花链反向通讯，直至所述处理模块21下电，驾驶循环n结束。如此一来，所述环形菊花链也是交替进行正向通讯和反向通讯的，所述采样模块e1、采样模块f1、采样模块g1、采样模块h1转发的信息量比较平衡，消耗的电芯电能也比较平衡，可减弱因所述采样模块带来的电芯容量
不平衡的问题，提高电池包的电能输出。
42.相较于实施例一来说，本实施例虽然无法保证所述环形菊花链进行正向通讯和反向通讯的时间相等，但是可以减少所述环形菊花链切换通讯方向的次数，因此可以减小所述环形菊花链出现通讯问题的几率，并且通讯方向切换的控制软件也比较简单，易于实现。
43.综上，在本发明实施例提供的电池管理系统中，包括处理模块、桥接模块及若干采样模块，所述采样模块用于实时监控电芯的状态，所述桥接模块与若干所述采样模块连接成环形菊花链，所述处理模块控制所述环形菊花链交替进行正向通讯和反向通讯，相当于会定期切换所述环形菊花链的通讯方向，保证每个所述采样模块之间消耗的电能尽可能的一致，减弱因所述采样模块带来的电芯容量不平衡的问题，提高电池包的电能输出，并且只需要增加一路菊花链通讯线即可实现，不需要在硬件上做修改，方案简单，成本较低。相应的，本发明还提供了一种包括所述电池管理系统的新能源交通工具。
44.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
45.还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
46.还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
47.此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。