1.本公开涉及电池储能系统技术领域，具体涉及一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统及方法。
背景技术：2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.电池包中的电芯在充放电的过程中，需要实时的监测电压以及温度，以避免由于电芯的电压过高或过低又或者温度过高引起的电芯短路起火。
4.现有的电芯电压监测方法，是使用在电芯两端引出金属导线到电池包外部的电池包控制板上，由控制板上的ad转换器得到电芯电压；电芯温度则使用温度传感器贴到电芯表面或者电极上，再通过金属导线连接到电池包外的包控制板上，由控制板电路得到电芯的温度。但是上述的方法导致电池包内的金属导线过多，带来因金属导线过多引起的短路起火风险问题。
5.另外，也存在使用在每个电芯上安装电路板，在电路板上设有电芯电压电芯电极温度检测装置，电芯电压和温度信息通过电路板上连接到电池包控制器的金属导线作为总线实现通讯交换，但是该方法仍然需要金属导线连接电池包内，同样存在导线短路的风险。还有采用电芯控制板与电池包控制器之间通过无线通讯的方法实现信息交互，但是该方法的缺点是电路复杂，并且在电池包工作时，由电机或者逆变器带来的噪声干扰会导致无线电通信失灵的风险问题。
技术实现要素：6.本公开为了解决上述问题，提出了一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统及方法，在每个电芯上设置电芯控制板，电芯控制板上设有电芯的电压、温度信息采集设备，设置光电转换器以及电光转换器，使得电芯控制板通过光纤通信将电芯电压、温度信息传送给电池包外的包控制器上，省去多余的导线的设置，防止短路问题发生。
7.根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
8.一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，包括：
9.包控制器，设置在电池包外，用于接收电池包内采集的电芯电压以及电芯温度信息；所述包控制器上设置有用于连接光纤的光电转换器和电光转换器；
10.电芯控制板，所述电芯控制板设置在电池包内的每个电芯上；所述电芯控制板上包括：mcu处理器、电芯电压信息采集设备和电芯温度信息采集设备，以及用于连接光纤的光电转换器和电光转换器；
11.所述包控制器与所述电芯控制板之间由光纤连接组成环路光纤通信网；所述电芯控制板通过所述环路光纤通信网将电芯电压以及温度信息传送给所述包控制器。
12.根据一些实施例，本公开还采用如下技术方案：
13.一种用于测量电池包内电芯电压与温度的方法，包括：
14.电芯控制板mcu获取电压采集设备以及温度信息采集设备所采集的电芯电压信息以及电芯温度信息，并将其作为帧数据的一部分进行发送至包控制器；
15.电池包控制器作为环网主节点通过光纤环路向电芯控制板发送一帧包含子节点地址和数据的一帧数据，如果该光纤环网通讯不正常，主节点在经过环网传送一段时间后，不会接到该帧数据，或接到的该帧数据与发送的数据不一致，此时主节点，即电池包控制器会向上级报告电池包内通信故障信息；如果该光纤环网通讯正常，该帧数据会回到主节点，此时，主节点只需等待符合从节点地址的从节点发来的一帧信息，该帧数据包括主节点地址和数据，然后判断该帧数据是否是紧急信息帧，如果是紧急信息帧向该节点发送回应帧。
16.若判断不是紧急信号帧，则处理所述帧内容；至此由主节点发起的一次查询从节点信息的通信结束。
17.正常通信时，从节点的信息处理过程为：
18.主节点发送一帧数据，经过从节点转发，每个从节点都会收到该帧数据，收到后，核对帧中的从节点地址是否与本从节点地址一致，若不一致，直接丢掉该帧数据；若一致，则分析主节点指令，并向主节点发送回答帧。
19.紧急通信时，从节点的信息处理为：
20.从节点有紧急信息时，须等待网络上当前这帧数据发送结束，然后将通信开关控制位置1，接下来向主节点发送紧急数据帧，发送完毕后将通信开关控制位清0，延时等待，如果收到主节点回应帧，则结束此次通信；如果没有接到主节点回应帧则再一次向主节点发送紧急数据帧。
21.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
22.本公开实现不用金属导线的通讯，避免由导线引起的电池包内部短路；并且能够实现通信机制的逻辑控制，保证内部数据处理的有效性和有序性；对电池包内任何电芯的电压以及温度数据进行有效的通信，并进行有效快速的检测。
附图说明
23.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
24.图1为本公开主节点的信息处理流程图。
25.图2为本公开正常通信时，从节点的信息处理流程图。
26.图3为本公开紧急通信时，从节点的信息处理流程图。
27.图4为本公开主节点发送的帧格式。
28.图5为本公开从节点发送的帧格式。
29.图6为本公开串行通信的数据传输格式示意图。
具体实施方式：
30.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
31.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.实施例1
34.本公开在一种实施例中提供一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其系统架构如图1所示，包括包控制器，所述包控制器设置在电池包外，用于接收电池包内采集的电压以及温度信息；
35.电芯控制板，将电芯控制板设置在电池包内的每个电芯上，电芯控制板上包括设置的mcu处理器；
36.电芯电压信息采集设备以及电芯温度信息采集设备，所述电芯电压信息采集设备以及电芯温度信息采集设备设置在所述的每个电芯控制板上，电芯电压信息采集设备以及电芯温度信息采集设备与所述电芯控制板上的mcu连接，当收到采集指令时，所述电芯电压信息采集设备以及电芯温度信息采集设备接收 mcu的采集指令，采集相应电芯的温度以及电压数据，并将采集的信息数据返回上传至mcu处理器中。mcu内嵌adc(analog-to-digital converter，模拟数字转换器)，用来将采集到的模拟量的电芯温度信号和模拟量的电芯电压信号转换为数字量，并存储在mcu中的随机存储器中。
37.每个电芯控制板有自己不同于其他板的地址，mcu通过光纤通信将电芯电压、温度信息传送给电池包控制器，包控制器有自己的地址，该地址不同于任何一个电芯控制板的地址。
38.包控制器与电芯控制板之间由光纤连接组成环路光纤通信网，所述电芯控制板通过环路光纤通信网将电芯电压以及温度信息传送给包控制器。信息作为数据帧进行传送，数据帧在环路光纤通信网内单向流动。
39.电光转换器可以将发送的电信号转换成光信号，并发送到光纤上；光电转换器能将从光纤接收到的光信号转换成电信号，输入到我们的接收端。
40.本公开的光电转换器和电光转换器设置在所述电芯控制板上，并在所述的光电转换器以及电光转换器之间设置或门电路以及与门电路。
41.光电转换器将由光纤通信传输的光信号转换为电信号，然后mcu接收端接收所述电信号，获取相应的通信指令。
42.电光转换器将由mcu发送端发送的电芯数据帧转换为光信号数据帧，发送到光纤上，光纤通信由电池包外传输至电池包内，信号依次传送到每个电芯控制板。
43.每个电芯控制板都依次接收并转发从输入光纤传来的信号，并设置电路通信逻辑机制。
44.电芯控制板光通信电路如图2所示，其中包括光电转换器、或门电路、与门电路以及电光转换器，与mcu处理器连接，每个电芯控制板作为一个节点，通信时，每个节点都接收并转发从输入光纤传来的信号，逻辑为1时，光纤内光信号为暗；逻辑为0时，光纤内光信号为亮。对应电路逻辑1时，电路信号为高电平，对应逻辑为0时，电路信号为低电平。
45.通信机制分为两种情况，一个是正常通信时，采用主从方式，包控制器为主节点，
电芯控制板为从节点，主节点向从节点发出询问时，从节点才进行回答，此时从节点通信开关控制为逻辑0。
46.另一种情况为，紧急通信时，是由电芯控制板发出请求，发送紧急信号至包控制器，通信开关控制逻辑为1，此时，上一节点传输来的信号被封锁，该节点向包控制器发送该电芯控制板的报警信息，紧急信号发送结束后，通信开关控制逻辑复位为0。
47.实施例2
48.本公开在一种实施例中提供一种用于测量电池包内电芯电压与温度的方法，包括如图1所示，基于一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，所述系统包括电池包，电芯，每个电芯上的电芯控制板，包控制器；在每个电芯上设有电芯控制板，电芯控制板上设有电芯的电压、温度信息采集设备，以及光电转换器和电光转换器，电芯控制板并通过光纤通信将电芯电压、温度信息传送给包控制器。
49.包控制器与电芯控制板之间组成环路光纤通信网。
50.具体的，测量电池包内电芯电压与温度方法包括，如图3-图6所示，
51.电芯控制板mcu获取电压采集设备以及温度信息采集设备所采集的温度信息以及电压信息，并将其作为帧数据的一部分进行发送至包控制器；
52.电池包控制器通过光纤环路向电芯控制板发送一帧包含从节点地址和数据的一帧数据，如果该光纤环网通讯不正常，主节点在经过环网传送一段时间后，不会接到该帧数据，或接到的该帧数据与发送的数据不一致，此时主节点，即电池包控制器会向上级报告电池包内通信故障信息；如果该光纤环网通讯正常，该帧数据会回到主节点，此时，主节点只需等待符合子节点地址的从节点发来的一帧信息，该帧数据包括主节点地址和数据，然后判断该帧数据是否是紧急信息帧，如果是紧急信息帧，则向该节点发送回应帧；如果不是紧急信息帧，则提取帧中的信息内容并做处理。至此由主节点发起的一次查询从节点信息的通信结束。
53.正常通信时，mcu接收端，即从节点的处理过程为，如图5所示：
54.主节点发送一帧数据，经过从节点转发，电芯控制板上的mcu接收端收到包含从节点地址和数据的一帧数据，然后核对帧中节点地址与本节点的地址是否是一致的，若是，则分析主节点对本节点发出的指令并发送回答帧至主节点，若不是，直接丢弃掉该帧数据，本节点的判断结束。
55.紧急通信时，mcu接收端的处理过程，如图4所示，
56.紧急情况包括温度过高，或者电压异常，从节点有紧急信息，需等待网络上当前这帧数据发送结束，然后将通信开关控制逻辑为1，并向主节点发送紧急数据帧，发送完毕后将通信开关控制恢复清0，延时等待，判断是否接收到主节点的回应帧，若是，则结束此次通信；
57.当没有接收到主节点的回应帧时，返回第一步，即将通信开关控制逻辑为1，并向主节点发送紧急数据帧，发送完毕后将通信开关控制恢复清0，延时等待，判断是否接收到主节点的回应帧。
58.本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
59.本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/ 或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
60.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
61.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
62.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
63.上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
技术特征：1.一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，包括：包控制器，设置在电池包外，用于接收电池包内采集的电芯电压以及电芯温度信息；所述包控制器上设置有用于连接光纤的光电转换器和电光转换器；电芯控制板，所述电芯控制板设置在电池包内的每个电芯上；所述电芯控制板上包括：mcu处理器、电芯电压信息采集设备和电芯温度信息采集设备，以及用于连接光纤的光电转换器和电光转换器；mcu、光电转换器和电光转换器之间设置有逻辑电路，用于控制转发上游传来的信号；所述包控制器与所述电芯控制板之间由光纤连接组成环路光纤通信网；所述电芯控制板通过所述环路光纤通信网将电芯电压以及温度信息传送给所述包控制器。2.如权利要求1所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述光电转换器和电光转换器设置在所述电芯控制板上。3.如权利要求1所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述光电转换器与电光转换器之间设置或门电路以及与门电路。4.如权利要求1所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述光电转换器将由光纤通信传输的光纤信号转换为电信号，所述mcu接收所述电信号，获得相应获取电芯数据的通信指令。5.如权利要求1所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述电光转换器将由mcu发送的电芯数据转换为光纤信号，通过光纤依次传输至下一电芯控制板的光电转换器上。6.如权利要求5所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述每个电芯控制板都依次接收并转发从输入光纤传来的信号，并设置电路通信逻辑机制。7.如权利要求5所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，所述通信机制分为两种情况，正常通信时，采用主从方式，包控制器为主节点，电芯控制板为从节点，主节点发出询问时，从节点才进行回答，所述从节点通信开关控制为逻辑0。8.如权利要求5所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统，其特征在于，紧急通信时，是由电芯控制板发出请求，发送紧急信号至包控制器，通信开关控制逻辑为1，紧急信号发送结束后，通信开关控制逻辑复位为0。9.一种用于测量电池包内电芯电压与温度的方法，其特征在于，包括：电芯控制板mcu获取电压采集设备以及温度信息采集设备所采集的温度信息以及电压信息，并将其作为帧数据的一部分进行发送至包控制器；正常通信时，mcu接收端，即从节点的处理过程为：主节点发送一帧数据，经过从节点转发，电芯控制板上的mcu接收端收到包含从节点地址和数据的一帧数据，然后核对帧中节点地址与本节点的地址是否是一致的，若是，则分析主节点对本节点发出的指令并发送回答帧至主节点，若不是，直接丢弃掉该帧数据，本节点的判断结束。10.如权利要求9所述的一种用于测量电池包内电芯电压与温度的方法，其特征在于，紧急通信时，mcu接收端的处理过程为：从节点有紧急信息，需等待网络上当前这帧数据发送结束，然后将通信开关控制逻辑为1，并向主节点发送紧急数据帧，发送完毕后将通信开关控制恢复清0，延时等待，判断是
否接收到主节点的回应帧，若是，则结束此次通信；当没有接收到主节点的回应帧时，返回第一步，即将通信开关控制逻辑为1，并向主节点发送紧急数据帧，发送完毕后将通信开关控制恢复清0，延时等待，判断是否接收到主节点的回应帧。
技术总结本公开提供了一种用于测量电池包内电芯电压与温度的系统及方法，包括电池包，电芯，每个电芯上的电芯控制板，包控制器，在每个电芯上设有电芯控制板，电芯控制板上设有电芯的电压、温度信息采集设备，以及光电转换器和电光转换器，电芯控制板并通过光纤通信将电芯电压、温度信息传送给包控制器；通信时，每个电芯节点都接收并转发从输入光纤传来的信号，实现不用金属导线的通讯，避免由导线引起的电池包内部短路。内部短路。内部短路。
技术研发人员：赵伟 初广前
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
