一种电池信号采集系统及方法

技术领域

本申请涉及电池管理技术领域，具体涉及一种电池信号采集系统及方法。

背景技术

目前，随着新能源汽车使用率高速持续增长，与此对应的每台车辆上的电池需求也同步增长，对于电池状态的监测也就显得十分必要。特别是电池的续航及性能优化等需要通过电池的相关状态进行大数据分析，不断优化完善提升。

电池信号采集系统（Remote Data Bridge ，RDB）可以实现远程对于电池进行监测，实时反馈电池状态，及时发现电池告警，同时可以通过采集电池数据进行数据分析，提高电池性能。随着云平台大数据分析越来越专业，越来越深入，要求获取的电池状态数据越来越多，每隔段时间RDB设备需要进行远程软件升级，以获取更多的电池状态数据。同时RDB设备针对不同的电池品牌也需要做对应的CAN标识适配，进行CAN报文过滤及相应的需要采集的数据上报，这样导致需维护RDB设备的软件版本数量越来越多，为了避免大数据分析需要的数据越来越多和适配不同的电池厂商，随之RDB设备需不断进行升级。

因此，如何减少RDB设备需不断进行升级所带来的人力资源耗费及软件维护成本，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电池信号采集系统及方法，能够实现电池信号采集系统的通用性，降低系统软件的人工开发及维护成本。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池信号采集系统，包括：

微控制器、通信模块、CAN过滤与采集模块和外设串口模块；所述微控制器分别与所述通信模块、CAN过滤与采集模块和外设串口模块通信连接；所述通信模块通过移动网络与云平台通信连接；所述CAN过滤与采集模块通过CAN总线与动力电池管理系统BMS通信连接，动力电池的每个状态对应一个CAN标识；

所述外设串口模块，用于产线工具根据产线配置协议通过所述外设串口模块将初始配置写入所述微控制器的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

所述微控制器，用于在通过所述通信模块接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

所述CAN过滤与采集模块，用于根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器中；

所述微控制器，还用于根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块上报至云平台。

在本申请的一些实施方式中，所述微控制器的存储单元包括所述微控制器的内部存储单元和外挂存储单元。

在本申请的一些实施方式中，所述产线配置协议包括：消息头、需过滤的CAN标识长度、需过滤的CAN标识列表、需采集的CAN标识长度、需采集的CAN标识列表、校验码和消息尾部。

在本申请的一些实施方式中，所述远程配置协议包括：消息头、电池信号采集系统的设备编码、远程配置下发时间、业务类型、需过滤的CAN标识长度、需过滤的CAN标识列表、需采集的CAN标识长度、需采集的CAN标识列表、校验码和消息尾部。

在本申请的一些实施方式中，所述远程数据上报协议包括：消息头、电池信号采集系统的设备编码、数据上报时间、业务类型、CAN报文总长度、上报的CAN标识和对应数据、校验码和消息尾部。

在本申请的一些实施方式中，所述系统还包括：

GPS定位模块，与所述微控制器通信连接，用于定位电池信号采集系统的位置；

所述微控制器，还用于将电池信号采集系统的位置上报云平台。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池信号采集方法，基于上述第一方面所述的电池信号采集系统，所述方法包括：

产线工具根据产线配置协议通过外设串口模块将初始配置写入微控制器的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

所述微控制器在通过所述通信模块接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

所述CAN过滤与采集模块根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器中；

所述微控制器根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块上报至云平台。

在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：

定位电池信号采集系统的位置；

将所述电池信号采集系统的位置上报云平台。

相较于现有技术，本申请提供的电池信号采集系统及方法，产线工具根据产线配置协议通过外设串口模块将初始配置写入微控制器的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；所述微控制器在通过所述通信模块接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；所述CAN过滤与采集模块根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器中；所述微控制器根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块上报至云平台。可见，本申请中，通过产线配置和远程配置，可以根据需求配置需要过滤的CAN标识和需要采集上报的CAN标识与对应的电池数据，满足各种场景下信号采集需求，做到了系统软件的通用性，从而实现电池信号采集系统的通用性，降低了系统软件的人工开发及维护成本，提高了系统开发效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本申请实施例所提供的一种电池信号采集系统的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的一种电池信号采集方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种电池信号采集系统的结构示意图，该采集系统10包括：微控制器100（MCU）、通信模块200、CAN过滤与采集模块300和外设串口模块400；所述微控制器100分别与所述通信模块200、CAN过滤与采集模块300和外设串口模块400通信连接；所述通信模块200可以通过4G、5G等移动网络与云平台通信连接；所述CAN过滤与采集模块300通过CAN总线与动力电池管理系统BMS通信连接，动力电池的每个状态对应一个CAN标识（CANID）。

所述外设串口模块400，用于产线工具根据产线配置协议通过所述外设串口模块400将初始配置写入所述微控制器100的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；所述微控制器100的存储单元包括所述微控制器的内部存储单元和外挂存储单元（例如，外挂FLASH）。

由于动力电池系统中，电池状态（如温度、电压等）数量较多，相对应的CANID也比较多，而电池系统的CAN信号数量巨大，而MCU处理CANID能力有限，因此需要做CANID的硬件过滤，而这些CANID需要在MCU内部预留一块区域用于存储，若MCU内部存储资源有限，则需使用外挂FLASH用于存储CANID。

所述产线配置协议包括：消息头、需过滤的CAN标识长度、需过滤的CAN标识列表、需采集的CAN标识长度、需采集的CAN标识列表、校验码和消息尾部。

产线配置协议如下表1所示，0xAA和0x55是消息头，下一部分为需要过滤的所有CANID长度，其大小为2字节，后续为需过滤的CANID列表是由多个4字节的CANID组成。接着为需要采集的所有CANID长度，其大小为2字节。下一部分为需要采集上报的CANID列表，该列表为多个4字节的CANID组成，接着为CRC16校验码和消息尾部。其中CRC16是从消息头部到校验码前所有字节的校验和。

表1：产线配置协议

具体的，在电池信号采集系统（RDB设备）出厂时，根据客户的电池厂商匹配对应的CANID，将需要过滤的CANID和需要采集的CANID通过产线工具写入RDB设备内部或者外挂FLASH。

产线工具配置完CANID后，当RDB设备上电后从MCU内部存储空间读取CANID或者从外挂FLASH中读取CANID进行CAN报文的过滤和根据需采集的CANID和对应的数据进行上报。

所述微控制器100，用于在通过所述通信模块200接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器100的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识。

所述远程配置协议包括：消息头、电池信号采集系统的设备编码、远程配置下发时间、业务类型、需过滤的CAN标识长度、需过滤的CAN标识列表、需采集的CAN标识长度、需采集的CAN标识列表、校验码和消息尾部。

具体的，当新增信号或者RDB设备安装到不同的电池厂商的电池系统时，则通过远程配置下发到RDB设备进行解析。解析后将需要过滤的CANID和需要采集的CANID写入RDB设备内部或者外挂FLASH。

当RDB设备重新启动后从MCU内部存储空间读取CANID或者从外挂FLASH中读取CANID进行CAN报文的过滤和根据需采集的CANID和对应的数据进行上报。

例如，当云平台大数据分析后，发现需要新增CAN信号则可以通过远程配置下发到RDB设备的通信模组。

远程配置协议如下表2所示，0x33和0x33是消息头，接着为RDB设备的编号和该报文下发的UTC时间，业务类型为0x02配置报文，下一部分为需过滤的所有CANID长度，其大小为2字节，后续为需过滤的CANID列表是由多个4字节的CANID组成。接着为需要采集的所有CANID长度，其大小为2字节。下一部分为需要采集上报的CANID列表，该列表为多个4字节的CANID组成，接着为CRC16校验码和消息尾部。其中CRC16是从消息头部到校验码前所有字节的校验和。配置内容为表2中的需过滤的CANID和需采集上报的CANID。远程配置协议与产线配置协议在数据部分一致。

表2：远程配置协议

通过如上配置，RDB作为信号采集的设备，可以做到随着信号增加无需升级软件，或者切换到不同的电池厂商而也可以做到无需升级软件，满足信号采集需求，这样减少了系统软件的维护成本，提高了效率，也做到了系统软件的通用性。

所述CAN过滤与采集模块300，用于根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器100中。

所述微控制器100，还用于根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块200上报至云平台。

所述远程数据上报协议包括：消息头、电池信号采集系统的设备编码、数据上报时间、业务类型、CAN报文总长度、上报的CAN标识和对应数据、校验码和消息尾部。

具体的，当收到远程配置下发后，重新启动，进行CANID硬件过滤和软件过滤，同时上报相应电池的CANID和对应的数据到云平台。其中远程数据上报协议如表3所示，其业务类型为0x01数据上报，后续为数据上报的长度、CANID及对应CANID的数据部分。CANID(N)和Data(N)表示多个报文上报，协议中只是缩写，上报的CAN个数由CAN报文总长度决定。

表3：远程数据上报协议

可见，若RDB设备出厂后，安装到不同的电池厂商的电池采集系统上，则只需远程配置重新下发需要过滤的CANID和需采集的CANID到RDB设备即可。

通过如上产线和远程配置流程，可以根据需求配置需要过滤的CANID和需要采集上报的CANID与对应的电池数据上报，满足各种场景下信号采集需求，这样减少了软件的维护成本，提高了效率，也做到了软件的通用性。

如图1所示，一些实施例中，所述系统10还包括：GPS定位模块500，GPS定位模块500与所述微控制器通信连接，用于定位电池信号采集系统的位置；所述微控制器100，还用于将电池信号采集系统的位置上报云平台。

本申请实施例还提供了一种电池信号采集方法，基于上述第一方面所述的电池信号采集系统，如图2所示，所述方法包括：

S101、产线工具根据产线配置协议通过外设串口模块将初始配置写入微控制器的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

S102、所述微控制器在通过所述通信模块接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；

S103、所述CAN过滤与采集模块根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器中；

S104、所述微控制器根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块上报至云平台。

在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：定位电池信号采集系统的位置；将所述电池信号采集系统的位置上报云平台。

本申请提供的电池信号采集方法，可以解决现有软件版本维护量大，且需要不断升级以适配大数据分析所需更多信号量和不同电池厂商的需要采集不同CAN报文，降低人工开发及维护软件成本，提高软件的通用性。

本申请提供的电池信号采集系统及方法，产线工具根据产线配置协议通过外设串口模块将初始配置写入微控制器的存储单元；所述初始配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；所述微控制器在通过所述通信模块接收到远程配置后，根据远程配置协议解析所述远程配置，得到更新配置；将所述更新配置写入所述微控制器的存储单元并删除初始配置；所述更新配置包括需要过滤的CAN标识和需要采集数据的CAN标识；所述CAN过滤与采集模块根据所述初始配置或所述更新配置进行CAN报文的过滤与采集，并将采集的CAN报文存于所述微控制器中；所述微控制器根据远程数据上报协议将采集的CAN报文通过所述通信模块上报至云平台。可见，本申请中，通过产线配置和远程配置，可以根据需求配置需要过滤的CAN标识和需要采集上报的CAN标识与对应的电池数据，满足各种场景下信号采集需求，做到了系统软件的通用性，从而实现电池信号采集系统的通用性，降低了系统软件的人工开发及维护成本，提高了系统开发效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。