一种无线电池管理架构

技术领域

本发明涉及电池组管理技术领域，尤其涉及一种无线电池管理架构。

背景技术

在电动车、电动工具等电池供电的设备中，通常需要使用电池管理系统(BMS)对电池进行管理，以确保电池的安全性和稳定性。那么确保BMS能稳定工作，安全运行成为设计首要考虑的方向。

现有无线电池管理系统通常采用单一天线进行信号传输，但在某些情况下，单一天线可能会发生故障或受到干扰，导致通信中断或降质。为解决这一问题，已经有人提出了使用冗余天线的解决方案。然而，现有的冗余天线设计仍然存在缺陷，例如共阴性干扰问题和鲁棒性不足等问题，这些问题会对BMS运行的稳定造成极大的干扰。

发明内容

本发明实施例提供一种无线电池管理架构，设计出冗余的天线通信结构解决单天线通信结构的缺陷，保证BMS运行的稳定性。

为实现上述目的，本申请一实施例的提供一种无线电池管理架构，包括：

管控模块、第一无线模块、第二无线模块、第一天线、第二天线和寄存器；所述第一天线和所述第二天线所采用的材料不同；

所述管控模块分别与所述第一无线模块、所述第二无线模块相连；所述第一天线作为所述第一无线模块的通信模块与所述第一无线模块相接，所述第二天线作为所述第二无线模块的通信模块与所述第二无线模块相接；

所述寄存器用于存储所述第一天线的第一实时RSSI值和所述第二天线的第二实时RSSI值；

所述管控模块用于根据所述第一实时RSSI值和所述第二实时RSSI值，实时切换所述第一天线和所述第二天线的工作状态。

在一种可能的实现方式中，所述第一无线模块用于根据所述第一天线的接收数据的信号强度计算第一实时RSSI值并将所述第一实时RSSI值发送至所述寄存器；

所述第二无线模块用于根据所述第二天线的接收数据的信号强度计算第二实时RSSI值并将所述第二实时RSSI值发送至所述寄存器。

在一种可能的实现方式中，所述接收数据是由目标电池组的从节点双天线发出的。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一实时RSSI值和所述第二实时RSSI值，实时切换所述第一天线和所述第二天线的工作状态，具体包括：

若第一实时RSSI值大于第一预设阈值，保持所述第一天线为活跃工作状态；

若第一实时RSSI值小于第一预设阈值，将所述第二天线设置成活跃工作状态，将所述第一天线设置成待机工作状态；

若第二实时RSSI值小于第二预设阈值且所述第二天线的工作时间小于预设通信阈值，上报通信故障；

若第二实时RSSI值小于第二预设阈值且所述第二天线的工作时间大于或等于预设通信阈值，将所述第一天线设置成活跃工作状态，将所述第二天线设置成待机工作状态。

在一种可能的实现方式中，所述第一天线的朝向和所述第二天线的朝向之间的角度值为固定值；所述第一天线和所述第二天线之间的中心点距离是根据各自的信噪比和各自所在主控板的边缘距离设定的。

在一种可能的实现方式中，所述第一天线为陶瓷天线，所述第二天线为金属天线。

在一种可能的实现方式中，还包括电源模块，所述电源模块用于将外部电源转为内部器件供电所需电压。

在一种可能的实现方式中，还包括继电器控制模块；所述继电器控制模块收到所述管控模块的指令后，改变所述第一天线和所述第二天线与所述管控模块的连通关系。

相比于现有技术，本发明实施例提供的一种无线电池管理架构，采用两个无线模块分别管理构成材料不同的第一天线和第二天线。管控模块通过对两个无线模块的直接控制可以间接控制第一天线和第二天线的工作状态，再结合由寄存器实时传送过来的第一天线的第一实时RSSI值和第二天线的第二实时RSSI值判断第一天线和第二天线的通信质量，进而根据通信质量选择性地切换第一天线和第二天线的工作状态(相当于更换对外天线)，避免不同天线之间的冲突同时还使系统的对外天线的通信质量得到保证。此外，采用材料不同的双天线的冗余结构解决了共阴性干扰问题和鲁棒性不足等问题。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种无线电池管理架构的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种第一天线和第二天线切换工作状态的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明一实施例提供一种无线电池管理架构，包括：包括管控模块1、第一无线模块2、第二无线模块3、第一天线4、第二天线5和寄存器6；所述第一天线4和所述第二天线5所采用的材料不同。

所述管控模块1分别与所述第一无线模块2、所述第二无线模块3相连；所述第一天线4作为所述第一无线模块2的通信模块与所述第一无线模块2相接，所述第二天线5作为所述第二无线模块3的通信模块与所述第二无线模块3相接。

所述寄存器6用于存储所述第一天线4的第一实时RSSI值和所述第二天线5的第二实时RSSI值。

所述管控模块1用于根据所述第一实时RSSI值和所述第二实时RSSI值，实时切换所述第一天线4和所述第二天线5的工作状态。

本实施例提供的架构可以应用于移动通信设备、整车、航空、航天等领域。之所以采用两种不同材料的天线作为通信天线，第一个原因是两个天线所形成的冗余结构可以有效解决鲁棒性不足问题，而两个材料的不同则是避免两个相近天线之间所产生共阴性干扰问题；第二个原因是根据RSSI值将两个天线中的条天线及时地切换成对外天线，可以有效保证通信质量——当主(第一)天线出现故障或受到干扰时，即通信RSSI值低于设定值，备用(第二)天线会自动切换到正常工作状态，从而保证无线电通信的连续性和可靠性。

需要说明的是，本实施例中的架构没有提及如CAN通信模块，这是由于CAN通信模块在本实施例中所起作用跟在现有技术中的无线电池管理架构所起作用是一样的，这里就不一一赘述。本实施例中的管控模块1一般选用数据处理单元或者包含管控功能的集成芯片，第一无线模块2和第二无线模块3一般选用无线通信数据处理单元或者包含通信数据处理功能的集成芯片。

示例性地，所述第一无线模块2用于根据所述第一天线4的接收数据的信号强度计算第一实时RSSI值并将所述第一实时RSSI值发送至所述寄存器6；

所述第二无线模块3用于根据所述第二天线5的接收数据的信号强度计算第二实时RSSI值并将所述第二实时RSSI值发送至所述寄存器6。

RSSI是一般用于说明无线信号强度的，英文是Received signal strengthindication。从英文直译可以看出RSSI是指的是无线接收时的信号强度。它和无线模块的发送功率,射频前端的设计以及天线的增益有关，单位是功率的单位，一般用dBm来表示。信噪比(SNR)也是通过RSSI计算出来的，SNR＝Signal/Noise Ratio,也就是信号和噪声的功率比。不同的无线芯片方案的模块呈现出来的值的方式都不同，并且一般情况对于不同的无线芯片厂商又有多个RSSI的区分。很多的无线芯片都有两种RSSI，一种是接收包RSSI，另一种是环境中的RSSI。

本实施例中的第一实时RSSI值和第二实时RSSI值均是指接收包RSSI值，换言之，第一实时RSSI值是指第一天线4获取到其他(架构外部)天线当前发送的信号强度；第二实时RSSI值是指第二天线5获取到其他(架构外部)天线当前发送的信号强度。

示例性地，所述接收数据是由目标电池组的从节点双天线发出的。

本实施例所提供的无线电池管理架构可以同时管理多组目标电池组，前提是每一组目标电池组都配有从节点双天线。这里的从节点双天线是一种材料不同的双天线结构，两根天线的朝向需要根据第一天线4跟第二天线5的朝向进行调整。一般而言，为了保证通信质量以及实时RSSI值的准确性，从节点双天线中与第一天线4材料相同的天线朝向与第一天线4的天线朝向之间的夹角不能超过30°(可以适当调整)，从节点双天线中与第二天线5材料相同的天线朝向与第二天线5的天线朝向之间的夹角也不能超过30°。

请参见图2，示例性地，所述根据所述第一实时RSSI值和所述第二实时RSSI值，实时切换所述第一天线4和所述第二天线5的工作状态，具体包括：

若第一实时RSSI值大于第一预设阈值，保持所述第一天线5为活跃工作状态；

若第一实时RSSI值小于第一预设阈值，将所述第二天线5设置成活跃工作状态，将所述第一天线4设置成待机工作状态；

若第二实时RSSI值小于第二预设阈值且所述第二天线5的工作时间小于预设通信阈值，上报通信故障；

若第二实时RSSI值小于第二预设阈值且所述第二天线5的工作时间大于或等于预设通信阈值，将所述第一天线4设置成活跃工作状态，将所述第二天线5设置成待机工作状态。

本实施例中的第一预设阈值和第二预设阈值都需要根据实际应用场景测试后得出，第一预设阈值和第二预设阈值与第一天线4、第二天线5的制造材料、摆放位置、工作环境有关。通过第一预设阈值、第二预设阈值分对第一天线4、第二天线5的通信质量做出限制，当第一天线4或是第二天线5的通信质量不满足要求时(实时RSSI值)，便需要及时切换成另外一根天线进而保证无线电通信的连续性和可靠性。

目前环境适应性及EMC测试结果数据显示陶瓷天线适应性更强，因此，一般选用陶瓷天线作为第一天线4。

示例性地，所述第一天线4的朝向和所述第二天线5的朝向之间的角度值为固定值；所述第一天线4和所述第二天线5之间的中心点距离是根据各自的信噪比和各自所在主控板的边缘距离设定的。

为了保证所述第一天线4的朝向和所述第二天线5的朝向之间的角度值为固定值，可以将两根天线的转向装置连通，当一根天线朝向变化时另一根天线朝向也随之变化。

示例性地，所述第一天线4为陶瓷天线，所述第二天线5为金属天线。

示例性地，还包括电源模块7，所述电源模块7用于将外部电源转为内部器件供电所需电压。

一般而言，可以选用12V DC的外部电源给BMS主控板供电。电源模块需要支持多路输出。

示例性地，还包括继电器控制模块；所述继电器控制模块收到所述管控模块1的指令后，改变所述第一天线4和所述第二天线5与所述管控模块1的连通关系。

相比于现有技术，本发明实施例提供的一种无线电池管理架构，采用两个无线模块分别管理构成材料不同的第一天线4和第二天线5。管控模块1通过对两个无线模块的直接控制可以间接控制第一天线4和第二天线5的工作状态，再结合由寄存器6实时传送过来的第一天线4的第一实时RSSI值和第二天线5的第二实时RSSI值判断第一天线4和第二天线5的通信质量，进而根据通信质量选择性地切换第一天线4和第二天线5的工作状态(相当于更换对外天线)，避免不同天线之间的冲突同时还使系统的对外天线的通信质量得到保证。此外，采用材料不同的双天线的冗余结构解决了共阴性干扰问题和鲁棒性不足等问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。