一种无线BMS的跳频通信方法和系统

技术领域

本发明属于无线跳频通信技术领域，具体涉及一种无线BMS的跳频通信方法和系统。

背景技术

动力电池是电动汽车的“心脏”，为电动汽车提供能量，而BMS则是动力电池的关键部件，为动力电池高效安全运用保驾护航。

电池包是若干个电池模组串联构成的系统，一个电池模组由若干个电池单体串并联组成。BMS是采集、监测及管理电池的控制单元，按照拓扑结构，BMS分为集中式与主从式，由于电池包串并联的单体数量较多及电池包结构设计优化需求，一般采用主从式BMS，即每个模组配置一个BMS从板。BMS从板负责采集模组中的每个电池单体的电压与温度数据，并将相关数据发至BMS主板，BMS主板基于这些数据对电池进行管理。

目前市场上BMS大多数采用有线的方式进行BMS主从板数据的传输，但有线BMS有两个弊端，一是电池包和BMS设计时要考虑走线，影响电池包总体设计，进而影响电池包集成效率，二是电池包实际运行时有线布置存在线束断路、短路风险，影响数据采样及传输，进而引发车辆及人员安全风险。

无线BMS相比有线BMS，去掉了BMS主从板之间的连接线束，BMS主从板采用无线通信方式，能优化电池包结构设计与集成效率，同时能规避线束风险，提高车辆安全性能。

目前，近距离无线通信技术主要的有WI-FI(移动热点)、IrDA(红外)、ZigBee(紫蜂)、Bluetooth(蓝牙)、NFC(近域高频通信)等，这其中蓝牙由于具有低功耗、低延迟及低成本等优点而逐渐成为无线BMS的主流通信技术。蓝牙工作在2.4GHz ISM频段，频率范围为2.400～2.4835GHz。按照公式f＝2402+k*2(MHz)(k＝0,1…38,39)，蓝牙频段可以划分为40个信道，信道间隔2MHz，其中37、38、39三个信道为广播信道，0～36共37个信道为数据信道，这37个数据信道的频率构成蓝牙通信频率集。

按照数据通道是否变动情况，通信方式分为定频与跳频，定频通信指的是BMS数据收发使用的是固定的数据通道，跳频通信指的是BMS数据收发使用的是变动的数据通道，目前绝大部分无线BMS的通信方式采用的是定频。

当某信号源与无线BMS数据信道的信号频率产生重叠交互时，则该信号源称为干扰源，干扰源的存在会影响BMS主从板间的数据通信，这种情况下需要进行跳频改变信道频率以完成BMS主从板之间数据的正常通信。

公开号为CN112260719A的专利提出了一种无线BMS跳频通信方法。该方案虽然能检测出干扰信号并通过跳频方式在一定程度上改善通信质量，但依然存在以下问题：BMS主从板上电初始化时确定通信频率集合，将受干扰频率即排除，未考虑该过程的误判或者某一干扰源上电初始化出现而上电完成后即消失情况，通信频率集合缩小导致跳频选择性变小进而影响通信质量；同一时刻BMS主从板通信采用同一信道频率，未考虑相邻从板间由于频率一致而影响通信质量

发明内容

为了解决现有技术中存在的误判、干扰源偶发引发跳频选择性小以及相邻从板间频率一致引发干扰问题，本发明提出了一种改进的无线BMS的跳频通信方法和系统。

实现本发明目的之一的一种无线BMS的跳频通信方法，包括如下步骤：

S1、根据干扰源的频率区间与BMS主从板的通信频率集范围重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间；

S2、根据重新确定的BMS主从板的数据通信频率集区间确定可选的数据通信的信道数N

S3、根据所述信道数N

进一步地，步骤S3中所述跳频为循环跳频，即每个BMS从板在可选的数据信道中循环跳频；跳频周期根据干扰源的类型进行设定，所述干扰源类型包括电池包外部干扰源与电池包内部干扰源。

当干扰源为偶发时一般不影响BMS主从板通讯，不需要跳频，因此，所述步骤S1中，还包括判定干扰源是否为持续干扰源，当干扰源为持续干扰源时，重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间。

BMS从板采集单体电池数据的阶段一般不受干扰源的干扰，且其采集周期很短，一般为微秒级；干扰源大多只干扰BMS主从板的无线通讯，其采集周期为毫秒级；且实际应用中干扰源一般出现后持续很长时间才会消失甚至不消失，其持续时间远大于BMS主从板的通信周期，基于此，判定干扰源是否为持续干扰源的方法包括：

获取BMS从板采集单体电池数据的采集周期T

根据所述采集周期T

更进一步地，当T

所述步骤S2中，确定可选的数据通信的信道数N

根据BMS主从板所选用的无线通信的可用频率范围及所述重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间，得到可用的信道总数N

所述步骤S3中，BMS从板在可选的数据信道中选择其中一个信道进行跳频的方法包括：

每个BMS从板在可选的数据信道中从第一个信道到第N

进一步地，还包括对BMS从板的跳频周期进行优化，其优化方法包括：

如果干扰源信号频率发生变更，基本可判定是外部干扰源，而外部干扰影响BMS主从板之间的通信阶段，因此，当干扰源信号频率发生变更时，BMS从板的跳频周期设为BMS主从板数据通信时间Tc。

如果干扰源信号频率未发生变更，基本可判定是BMS板内部干扰，为了防止内部干扰，BMS从板的跳频周期设置BMS主板管理电池的循环周期时间T

实现本发明目的之二的一种无线BMS的跳频通信系统，包括通信频率集区间确定模块、BMS从板通信信道确定模块和BMS从板通信信道选择模块；

所述通信频率集区间确定模块用于根据干扰源的频率区间与BMS主从板的通信频率集范围重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间；

所述BMS从板通信信道确定模块用于根据重新确定的BMS主从板的数据通信频率集区间确定可选的数据通信的信道数N

所述BMS从板通信信道选择模块用于根据所述信道数N

进一步地，还包括干扰源判断模块，用于判断干扰源是否为持续干扰源，当干扰源为持续干扰源时，重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间。

本发明的有益效果包括：

(1)通过分析BMS主从板之间的通信过程，增加干扰源持续时间判断条件，干扰源界定更加精准，减少了误判的风险，增大了通信频率集合范围，增加了通信的可靠性；

(2)对从板的通信频率区域进行划分，采用循环跳频方法，解决了BMS从板间的内部干扰问题，提升了通信稳定性和质量。

附图说明

图1是本发明所述无线BMS跳频通信方法的流程示意图；

图2是本发明所述无线BMS的可选数据通信频率集判定流程图。

具体实施方式

下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。

如图1所示，为本发明所述方法的一个申请实施例的流程示意图，包括如下步骤：

S1、根据干扰源的频率区间与BMS主从板的通信频率集范围重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间；

按照时间划分，干扰源分为偶发干扰源与持续干扰源，其中持续干扰源为影响BMS主从板之间的数据通信的干扰源，偶发干扰源为不影响BMS主从板之间的数据通信的干扰源。

BMS主从板之间的数据通信分为两个阶段：第一阶段为BMS从板采集电池模组中单体电池的电压与温度过程；第二阶段为BMS从板将单体电池的电压与温度数据发送至BMS主板；其中第一阶段为有线通信，第二阶段为无线通信，干扰源的存在影响第二阶段的通信。只有干扰源影响到第二阶段的通信时，才需要对BMS从板进行跳频。

因此，在另一个实施例中，步骤S1还包括判定干扰源是否为持续干扰源，当干扰源为持续干扰源时，重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间。

优选地，为了规避第二阶段的误判，需要增加BMS主从板通信周期的延时判断，以确认干扰源是否为持续干扰源；判断法包括：

在整个BMS主从板数据通信过程中持续比较第一阶段电池单体电压与温度的采集周期时间T

若干扰源持续时长T

若干扰源持续时长T

在另一个实施例中，步骤S1中重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间的方法包括：

设定干扰源的频率范围为f

若f

若f

若f

S2、根据重新确定的BMS主从板的数据通信频率集区间确定可选的数据通信的信道数N

本实施例中，BMS主从板遵循蓝牙通信，因此按照蓝牙通信协议的计算公式f＝2402+k*2(MHz)(k＝0,1…36)计算出可选的数据信道总数N

S3、根据所述信道数N

假设BMS从板数量为n，则每个BMS从板平均可选的数据信道数量N

在另一个实施例中，每个从板在可选的数据信道中选择其中一个信道进行跳频的方法包括：

每个BMS从板数据信道从第一个信道到第N

按照空间划分，干扰源分为电池包外部干扰源与电池包内部干扰源，电池包外部可能的干扰源包括驱动电机、车载充电机、空调及车机蓝牙通信设备；电池包内部的干扰源包括临近的BMS从板由于信道频率相同或接近导致彼此干扰。基于干扰源的不同，在另一个实施例中，还包括对BMS从板的跳频周期进行优化，其优化方法包括：

如果干扰源信号频率发生变更，可认为是电池包外部干扰源，而外部干扰影响BMS主从板之间的通信阶段，因此，当干扰源信号频率发生变更时，BMS从板的跳频周期设为BMS主从板数据通信时间T

如果干扰源信号频率未发生变更，可认为是电池包内部的BMS板内部干扰，为了防止内部干扰，BMS从板的跳频周期设置BMS主板管理电池的循环周期时间T

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请实施例还提供一种无线BMS的跳频通信系统，包括通信频率集区间确定模块、BMS从板通信信道确定模块和BMS从板通信信道选择模块；

通信频率集区间确定模块用于根据干扰源的频率区间与BMS主从板的通信频率集范围重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间；

BMS从板通信信道确定模块用于根据重新确定的BMS主从板的数据通信频率集区间确定可选的数据通信的信道数N

BMS从板通信信道选择模块用于根据所述信道数N

在另一个实施例中，还包括干扰源判断模块，用于判断干扰源是否为持续干扰源，当干扰源为持续干扰源时，重新确定BMS主从板的数据通信频率集区间。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。