(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111016732 A(43)申请公布日 2020.04.17
(21)申请号 201811173240.6(22)申请日 2018.10.09
(71)申请人 郑州宇通客车股份有限公司
地址 450061 河南省郑州市管城区宇通路(72)发明人 高万兵 游祥龙
(74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限
公司 41119
代理人 吴敏(51)Int.Cl.
B60L 58/12(2019.01)B60L 58/22(2019.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
新能源汽车及其电池管理系统(57)摘要
本发明涉及新能源汽车及其电池管理系统，包括主控制器、从控制器和载波模块，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，各从控制器均通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的低压供电线缆，主控制器通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的低压供电线缆。本发明利用以上电池管理系统实现低压载波通信，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率；并且，由于利用了电池管理系统中已有的低压供电线缆进行载波通信，代替了采用现有技术中的通信线缆，减少了低压线束的连接，降低材料成本、缩短零部件供货周期、提升现场装配效率、节省了经济成本。
CN 111016732 ACN 111016732 A
权 利 要 求 书
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1.一种电池管理系统，包括主控制器和从控制器，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，其特征在于，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的低压供电线缆，各从控制器用于将对应电池模块的信息通过载波模块传输至低压供电线缆，该低压供电线缆用于传输由蓄电池经降压后提供的电压；
主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的低压供电线缆，用于通过载波模块接收低压供电线缆中的各从控制器上传对应电池模块的检测与控制信息。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，主控制器用于将对应电池模块的控制信息传输至低压供电线缆，各从控制器用于通过载波模块接收低压供电线缆中的主控制器下发对应电池模块的检测与控制信息。
3.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其特征在于，各从控制器和对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接所述低压供电线缆。
4.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其特征在于，主控制器通过直流电压变换器连接所述低压供电线缆。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。
6.一种新能源汽车，包括电池管理系统，电池管理系统包括主控制器和从控制器，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，其特征在于，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的低压供电线缆，各从控制器用于将对应电池模块的信息通过载波模块传输至低压供电线缆，该低压供电线缆用于传输由蓄电池经降压后提供的电压；
主控制器通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的低压供电线缆，用于通过载波模块接收低压供电线缆中的各从控制器上传对应电池模块的检测与控制信息。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车，其特征在于，主控制器用于将对应电池模块的控制信息传输至低压供电线缆，各从控制器用于通过载波模块接收低压供电线缆中的主控制器下发对应电池模块的检测与控制信息。
8.根据权利要求6或7所述的新能源汽车，其特征在于，各从控制器和对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接所述低压供电线缆。
9.根据权利要求6或7所述的新能源汽车，其特征在于，主控制器通过直流电压变换器连接所述低压供电线缆。
10.根据权利要求6所述的新能源汽车，其特征在于，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。
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CN 111016732 A
说 明 书
新能源汽车及其电池管理系统
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技术领域
[0001]本发明属于电池管理系统的通信技术领域，具体涉及新能源汽车及其电池管理系统。
背景技术
[0002]随着新能源技术的不断提升，电池管理系统的配置电量和电压平台要求越来越高，以电动客车为例，原有系统配置200kWh左右已提升到300kWh以上，电压平台由原来的DC500V提升到DC750V，未来将有进一步提升的可能性。随着电池管理系统的配置越来越高，单体电池数量以成倍增加，加之对电池状态的估算越来越精准、电池状态的数据采集量越来越大，导致电池管理系统的通信数据量越来越大，数据传输速率、实时性会受到影响。[0003]与传统汽车相比，新能源汽车(包括电动汽车和混合动力汽车)增加了较多的高压线缆和低压线缆，随着电动汽车的智能化和环境适应性提升，电池系统需要配置高压线缆和低压线缆，高压线缆包括连接电池模块的动力回路的动力线缆、连接电池模块的加热回路的加热线缆，低压线缆包括通信线缆、灭火器线缆，且线缆的数量在不断增加，增加了经济成本。另一方面，尤其是对于客车来说，较多的线束(尤其是通信线缆)造成了电池管理系统通信故障事件的增加，对于终端客户来说，电池管理系统的可靠性和安全性受到一定影响。
[0004]目前，新能源汽车的电池管理系统的通信主要采用CAN通信，CAN通信具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低、兼容性好、检错能力强等优势，但是，随着新能源汽车的电池管理系统的配置提升，电池管理系统通信数据量的增大，数据传输速率、数据传输实时性会受到影响。同时，随着电池监控、管理技术日渐成熟，配置各类传感器和辅助模块成为必要，导致低压线束增多，因此，暴露出来的线束通信故障问题越来越多，电池管理系统的可靠性和安全性受到影响。
发明内容
[0005]本发明的目的是提供新能源汽车及其电池管理系统，用于解决现有技术的电池管理系统中通信数据量太大、设置的通信线缆太多导致通信故障事件增加的问题。[0006]为解决上述技术问题，本发明提出一种电池管理系统，包括主控制器、从控制器，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的低压供电线缆，各从控制器用于将对应电池模块的信息通过载波模块传输至低压供电线缆，该低压供电线缆用于传输由蓄电池经降压后提供的电压；
[0007]主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的低压供电线缆，用于通过载波模块接收低压供电线缆中的各从控制器上传对应电池模块的检测与控制信息。
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CN 111016732 A[0008]
说 明 书
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为解决上述技术问题，本发明还提出一种新能源汽车，包括以上电池管理系统。
[0009]本发明利用以上电池管理系统实现低压载波通信，即通过载波模块将各从控制器需要上传的信息经过低压供电线缆(用于传输由蓄电池提供的电压)传输给主控制器，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率，提高整车可靠性。并且，由于利用了电池管理系统中已有的低压供电线缆进行载波通信，代替了采用现有技术中的通信线缆(CAN总线)，减少了低压线束的连接，降低材料成本、缩短零部件供货周期、提升现场装配效率、节省了经济成本。
[0010]为保证主控制器向各从控制器的控制信息的快速下发，主控制器用于将对应电池模块的检测与控制信息传输至低压供电线缆，各从控制器用于通过载波模块接收低压供电线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。[0011]为了进一步减少低压线束，节省经济成本，各从控制器和对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接低压供电线缆，利用低压供电线缆为各从控制器和对应匹配的载波模块供电。同时，主控制器通过直流电压变换器连接低压供电线缆，利用低压供电线缆为主控制器供电。
[0012]为解决各电池模块之间的荷电状态不一致的问题，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。
附图说明
[0013]图1是本发明的电池管理系统的连接示意图；[0014]图2是本发明的电池模块与从控制器、载波模块的连接示意图；[0015]图3是本发明的电池管理系统的通信流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。[0017]如图1所示的电池管理系统，包括主控制器，多个从控制器和载波模块，载波模块的数量与主控制器、从控制器的数量相匹配，每个从控制器检测与控制连接对应的电池模块(电池模块之间通过动力线束连接组成动力回路，根据需要，电池模块配备由加热部件和加热线缆连接组成加热回路)，各从控制器均通过对应匹配的载波模块连接至蓄电池提供24V的低压供电线缆(用于传输由蓄电池降压后提供的电压)，即各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接低压供电线缆。各从控制器用于将对应电池模块的信息通过载波模块传输至低压供电线缆，以及通过载波模块接收低压供电线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。
[0018]主控制器通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中24V的低压供电线缆，即主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接低压供电线缆，用于将对应电池模块的控制信息传输至低压供电线缆，以及通过载波模块接收低压供电线缆中的各从控制器上传对应电池模块的控制信息。[0019]图1中的各电池模块通过24V低压供电线缆连接各载波模块，通过动力线缆连接后经过高压接线盒分别连接电机控制器和电机，高压接线盒还连接充电机，整车控制器仍通过低压线束(如CAN总线)分别连接主控制器和电机控制器。
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CN 111016732 A[0020]
说 明 书
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如图2所示，电池模块内集成设置有从控制器及对应匹配的载波模块，从控制器负
责电池模块的温度、电压等信息的采集，主控制器负责对从控制器上传的信息进行处理，并负责与整车控制器和从控器之间的信息交互。每个载波模块包括依次连接的信号接口、微处理器、信号调制单元和电力线耦合接口，信号接口用于连接从控制器，电力线耦合接口用于连接至低压供电线缆。
[0021]从控制器向主控制器传输信息的通信过程如下：[0022]每个从控制器采集电池模块的数据后，进行信息处理，并按照通信协议将报文通过载波模块的信号接口发送给微处理器，经过信号调制模块进行信号调制，调制后的报文通过电力线耦合接口经由24V的低压供电线缆发送给与主控制器匹配的载波模块，报文经过与主控制器匹配的载波模块中的电力线耦合接口、通信信号调制、微处理器处理和信号接口后发送给主控制器，完成各个电池模块的信息上传。[0023]主控制器向从控制器传输信息的通信过程如下：[0024]主控制器对每个电池模块上传的数据分析处理，将指令编译成报文通过与主控制器匹配的载波模块，然后经由24V的低压供电线缆发送给与各从控制器匹配的载波模块，报文经过各从控制器匹配的载波模块进行信号调制后将指令下发给各从控器。[0025]本实施例中，从控制器、对应匹配的载波模块以及主控制器均采用集中供电的方式，低压供电线缆通过直流电压变换器供电连接主控制器、各从控制器和对应匹配的载波模块，实现对主控器、各电池模块从控器和载波模块的供电，以保证电池管理系统的正常运行，在一定程度上减少了低压线束，达到节约成本的目的。
[0026]上述各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块，用于解决各电池模块之间的荷电状态不一致的问题。如图3所示，每个电池模块的从控制器具备电池状态监测和电池均衡控制功能，能够实时对电池的健康状态和从控制器的耗电情况进行监控，并将电池模块的状态通过载波通信方式上传主控制器，主控制器进行数据分析处理后，判断需要进行荷电状态调整的电池模块，主控制器向各电池模块发送需要调整的电量值，从控制器定期启动对应的电池模块的电量均衡模块，并对电池模块的荷电状态进行定期调整，保证整个电池管理系统的电池荷电状态的一致性，解决因单个电池模块的电池数量不同或单个从控制器的耗电不同造成电池管理系统中电池模块之间的荷电状态不一致问题。[0027]上述电量均衡模块的电量均衡过程为：当从控制器收到需要调整的电量值小于相应电池模块中的电量时，采用电量消耗元件(如电阻)消耗掉多余的电量，当需要调整的电量值大于相应电池模块中的电量时，为相应电池模块充电，补充缺失的电量。[0028]本发明利用以上电池管理系统实现低压载波通信，即通过载波模块将各从控制器需要上传的信息经过低压供电线缆传输给主控制器，还通过载波模块将主控制器需要下发的信息经过低压供电线缆传输至各从控制器，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率，提高整车可靠性。并且，由于利用了电池管理系统中已有的低压供电线缆进行载波通信，代替了采用现有技术中的通信线缆(CAN总线)，减少了低压线束的连接，降低材料成本、缩短零部件供货周期、提升现场装配效率、节省了经济成本。
[0029]本发明还提出一种新能源汽车，包括本实施例中的电池管理系统，由于对上述电池管理系统的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。
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CN 111016732 A
说 明 书 附 图
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图1
图2
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说 明 书 附 图
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图3
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