一种电池管理系统及其菊花链通讯方法技术方案

本发明专利技术提供一种电池管理系统及其菊花链通讯方法，所述系统包括控制器模块和与所述电池的多个电芯分别对应的多个电芯管理模块，所述方法包括：所述控制器模块向所述多个电芯管理模块发送数据流，所述数据流以第一时钟频率发送；所述多个电芯管理模块以第二时钟频率作为预设运行频率，当所述多个电芯管理模块的实际运行频率偏离所述第二时钟频率时，形成待校正时钟偏移量；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于经由前级电芯管理模块传来的前导码数据流和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作，以判断是否存在所述待校正时钟偏移量，并根据判断结果，对所述实际运行频率进行修正，以达到预设运行频率。以达到预设运行频率。以达到预设运行频率。

【技术实现步骤摘要】
一种电池管理系统及其菊花链通讯方法


[0001]本专利技术主要涉及信息
，尤其涉及一种电池管理系统及其菊花链通讯方法。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及的电池管理
，特别是针对用于管理电池组的菊花链拓扑结构的长链通讯的应用场景，比如长达250个电芯的管理菊花链，如何确保长链通讯的稳健性成为管理电池组的关键问题。
[0003]在菊花链拓扑结构的长链场景下，命令和数据都是以串行的方式在控制器和菊花链之间传递。芯片间的通讯实质上属于异步通讯，不同芯片间时钟频率必然存在着一定的差异，这种差异有可能带来解码失效。
[0004]所以通讯系统的时钟频率的同步性成为异步芯片间能够正常通讯的基础。在相邻芯片之间如果存在些时钟偏差， 那么就有可能导致芯片对接收到的数据解码出错。
[0005]在目前了解到的是用于通讯的命令帧基本上都是采用典型的帧格式：{advice address， register address， command payload, command crc}，那么芯片就会从数据流的开头advice address（可理解为电池包或电池组中的电芯ID号对应的地址）部分就进行解码，当后级芯片时钟和前级芯片之间频率存在一些偏差时，就很容易出现对命令帧的解码失效。进而影响到整条命令的正确接收。考虑到现实应用中的各种不利因素尤其车载环境（温度变化，电源电压抖动，系统噪声干扰）对时钟频率的影响，难以保证这种协议的通讯的可靠性。随着通讯时间的累积或者随链长度的增长，容易出现通讯误码。对时钟频率差异的容忍度较小。另一方面由于不具备同步时钟的过程，时钟频率的差异难以保证同步测量的有效性。
[0006]尤其车规级的功能安全更是对由电池管理器和多节电池管理芯片组成的菊花链之间的通讯安全提出了要求。通讯可靠性更是关乎系统安全的关键因素，因此，如何提高通讯可靠性，成为本
急切需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种电池管理系统及其菊花链通讯方法，实现增强电池管理系统中的菊花链通讯可靠性。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电池管理系统的菊花链通讯方法，所述系统包括控制器模块和与所述电池的多个电芯分别对应的多个电芯管理模块，所述多个电芯管理模块以链式通讯方式实现相邻的电芯管理模块之间的通讯，所述方法包括：所述控制器模块向所述多个电芯管理模块发送数据流，所述数据流以第一时钟频率发送；所述数据流包括命令帧数据流和位于命令帧之前的前导码数据流；所述数据流以码元作为基本单元，每一个码元包括数据部分和填充符部分；所述多个电芯管理模块以第二时钟频率作为预设运行频率，当所述多个电芯管理模块的实际运行频率偏离所述第二时钟频率时，相应
的差值形成待校正时钟偏移量，所述电芯管理模块还包括计数器模块；所述第二时钟频率为所述第一时钟频率的R倍，R为正整数；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于经由前级电芯管理模块传来的前导码数据流和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作，以判断是否存在所述待校正时钟偏移量，并根据判断结果，对所述实际运行频率进行修正，以达到预设运行频率。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述前导码数据流的数据部分包括M个连续的第一数据位和X个连续的第二数据位，M和X为正整数；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于对前级电芯管理模块传来的前导码数据流的数据部分的接收结果和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作包括：记录接收所述M个连续的第一数据位中每一个第一数据位时所述计数器模块的循环计数结果，所述循环计数结果在每接收到一个第一数据位时清零；计算所述循环计数结果与R的差值，根据所述差值对所述电芯管理模块的实际运行频率进行修正；当接收到所述X个连续的第二数据位时，结束所述分析校验操作。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述前导码数据流的数据部分包括M1个连续的第一数据位、M
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M1个第一数据位或第二数据位和X个连续的第二数据位，所述前导码数据流的填充符部分包括第一类时钟沿；M1为正整数，M＞M1；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于对前级电芯管理模块传来的前导码数据流和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作包括：记录接收所述M1个连续的第一数据位中每一个第一数据位时、所述M
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M1个第一数据位或第二数据位中每一个数据位时，所述计数器模块的循环计数结果，所述循环计数结果在每接收到一个第一数据位时清零；计算所述循环计数结果与R的差值，根据所述差值对所述电芯管理模块的实际运行频率进行修正；当接收到所述X个连续的第二数据位时，结束所述分析校验操作。
[0011]在本专利技术的一实施例中，每一所述电芯管理模块包括命令接收模块、命令转发模块和第一FIFO存储块；所述方法还包括：在对所述前导码数据流的分析校验操结束后，发送命令帧数据流；所述命令帧数据流经过命令接收模块接收后，通过写操作，依次写入所述第一FIFO存储块；位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行读操作后，经过所述命令转发模块传输至后级的电芯管理模块。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述第一FIFO存储块的存储单元个数为L，每一所述存储单元能够存储一个码元，所述第一FIFO存储块的前L/2个存储单元预装载(L/2
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X)个第一数据位数据和X个第二数据位数据，L正整数且L为偶数。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述方法还包括：位于前级的电芯管理模块延迟L/2个码元向后级的电芯管理模块传输与所述前导码数据流对应的仿前导码数据流；所述仿前导码数据流包括[M
‑
(L/2)]个连续的第一数据位，所述仿前导码数据流直接通过所述命令转发模块传输至后级电芯管理模块；M＞L/2。
[0014]在本专利技术的一实施例中，所述方法还包括：位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行的写操作，从所述第一FIFO存储块预装载的L/2个存储单元后的位置开始；位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行的读操作，从所述第一FIFO存储块的L个存储单元的起始位置开始。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述数据流还包括位于命令帧数据流之后的确认数据流；所述确认数据流包括位于码元前半周的填充符部分和码元后半周的数据部分；所述确
认数据流的数据部分与所述前导码数据流的填充符部分在时间维度上对应，所述确认数据流的填充符部分与所述前导码数据流的数据部分在时间维度上对应。
[0016]在本专利技术的一实施例中，每一所述电芯管理模块包括确收数据接收模块、确收数据转发模块和第二FIFO存储块；所述方法还包括：所述确认数据流的数据部分经过确收接收模块后，通过写操作，依次写入所述第二FIFO存储块；位于后级的电芯管理模块对第二FIFO存储块进行读操作后，经过所述确收数据转发模块传输至前级的电芯管理模块。
[0017]在本专利技术的一实施例中，所述确认数据流的填充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统的菊花链通讯方法，所述系统包括控制器模块和与所述电池的多个电芯分别对应的多个电芯管理模块，所述多个电芯管理模块以链式通讯方式实现相邻的电芯管理模块之间的通讯，所述方法包括：所述控制器模块向所述多个电芯管理模块发送数据流，所述数据流以第一时钟频率发送；所述数据流包括命令帧数据流和位于命令帧之前的前导码数据流；所述数据流以码元作为基本单元，每一个码元包括数据部分和填充符部分；所述多个电芯管理模块以第二时钟频率作为预设运行频率，当所述多个电芯管理模块的实际运行频率偏离所述第二时钟频率时，相应的差值形成待校正时钟偏移量，所述电芯管理模块还包括计数器模块；所述第二时钟频率为所述第一时钟频率的R倍，R为正整数；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于经由前级电芯管理模块传来的前导码数据流和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作，以判断是否存在所述待校正时钟偏移量，并根据判断结果，对所述实际运行频率进行修正，以达到预设运行频率。2.根据权利要求1所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述前导码数据流的数据部分包括M个连续的第一数据位和X个连续的第二数据位，M和X为正整数；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于对前级电芯管理模块传来的前导码数据流的数据部分的接收结果和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作包括：记录接收所述M个连续的第一数据位中每一个第一数据位时所述计数器模块的循环计数结果，所述循环计数结果在每接收到一个第一数据位时清零；计算所述循环计数结果与R的差值，根据所述差值对所述电芯管理模块的实际运行频率进行修正；当接收到所述X个连续的第二数据位时，结束所述分析校验操作。3.根据权利要求1所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述前导码数据流的数据部分包括M1个连续的第一数据位、M
‑
M1个第一数据位或第二数据位和X个连续的第二数据位，所述前导码数据流的填充符部分包括第一类时钟沿；M1为正整数，M＞M1；所述多个电芯管理模块中的每一后级电芯管理模块，基于对前级电芯管理模块传来的前导码数据流和所述计数器模块的计数结果，进行分析校验操作包括：记录接收所述M1个连续的第一数据位中每一个第一数据位时、所述M
‑
M1个第一数据位或第二数据位中每一个数据位时，所述计数器模块的循环计数结果，所述循环计数结果在每接收到一个第一数据位时清零；计算所述循环计数结果与R的差值，根据所述差值对所述电芯管理模块的实际运行频率进行修正；当接收到所述X个连续的第二数据位时，结束所述分析校验操作。4.根据权利要求2或3所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，每一所述电芯管理模块包括命令接收模块、命令转发模块和第一FIFO存储块；所述方法还包括：在对所述前导码数据流的分析校验操结束后，发送命令帧数据流；所述命令帧数据流经过命令接收模块接收后，通过写操作，依次写入所述第一FIFO存
储块；位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行读操作后，经过所述命令转发模块传输至后级的电芯管理模块。5.根据权利要求4所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述第一FIFO存储块的存储单元个数为L，每一所述存储单元能够存储一个码元，所述第一FIFO存储块的前L/2个存储单元预装载(L/2
‑
X)个第一数据位数据和X个第二数据位数据，L正整数且L为偶数。6.根据权利要求5所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：位于前级的电芯管理模块延迟L/2个码元向后级的电芯管理模块传输与所述前导码数据流对应的仿前导码数据流；所述仿前导码数据流包括[M
‑
(L/2)]个连续的第一数据位，所述仿前导码数据流直接通过所述命令转发模块传输至后级电芯管理模块；M＞L/2。7.根据权利要求5所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行的写操作，从所述第一FIFO存储块预装载的L/2个存储单元后的位置开始；位于前级的电芯管理模块对第一FIFO存储块进行的读操作，从所述第一FIFO存储块的L个存储单元的起始位置开始。8.根据权利要求2所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述数据流还包括位于命令帧数据流之后的确认数据流；所述确认数据流包括位于码元前半周的填充符部分和码元后半周的数据部分；所述确认数据流的数据部分与所述前导码数据流的填充符部分在时间维度上对应，所述确认数据流的填充符部分与所述前导码数据流的数据部分在时间维度上对应。9.根据权利要求8所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，每一所述电芯管理模块包括确收数据接收模块、确收数据转发模块和第二FIFO存储块；所述方法还包括：所述确认数据流的数据部分经过确收接收模块后，通过写操作，依次写入所述第二FIFO存储块；位于后级的电芯管理模块对第二FIFO存储块进行读操作后，经过所述确收数据转发模块传输至前级的电芯管理模块。10.根据权利要求8所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述确认数据流的填充符部分经由位于前级的电芯管理模块传输至后级的电芯管理模块。11.根据权利要求10所述的电池管理系统的菊花链通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：位于后级的电芯管理模块记录接收所述确认数据流的填充符部分的接收结果和所述计数器模块的循环计数结果；计算所述循环计数结果与R的差值，根据所述差值对所述后级的电芯管理模块的实际运行频率进行修正。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海，
申请(专利权)人：大唐恩智浦半导体徐州有限公司，
类型：发明
国别省市：