本發(fā)明涉及新能源儲能電池管理系統(tǒng)通訊領(lǐng)域，尤其涉及用于bms從控模塊can地址分配的雙向io電路及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、儲能系統(tǒng)包含電池管理系統(tǒng)，在儲能系統(tǒng)中，電池管理系統(tǒng)通常采用三級架構(gòu)，從上往下依次為總控、主控、從控，從而實現(xiàn)電池模組的分級控制和管理。

2、通常一簇電池模組包含一個高壓箱、多個電池pack，高壓箱里邊含有一個主控，一個電池pack含有一個從控，高壓箱里邊的主控和多個pack里的從控之間一般采用can通訊，由主控通過can通訊獲取所有從控采集簇內(nèi)所有電芯電壓、溫度、均衡狀態(tài)等數(shù)據(jù)，主控通過分析處理所有電芯數(shù)據(jù)通過can通訊對所有電芯進行均衡管理。

3、本領(lǐng)域技術(shù)人員均知can通訊網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點都需要唯一的can?id地址，即主控、所有的從控都需要唯一的can?id，否則主控無法獲取所有從控采集的電芯電壓、溫度、均衡狀態(tài)等數(shù)據(jù)；一般給從控分配can?id地址采用三種方法，第1種是采用硬件設(shè)計，比如在從控電路板上設(shè)計撥碼開關(guān)，由從控mcu軟件程序獲取撥碼開關(guān)狀態(tài)確定本從控的can?id地址；第2種是采用對每個從控mcu燒寫含有固定can?id的固件，每個從控根據(jù)其在簇內(nèi)位置燒寫含有固定can?id的固件；第3種是通過can通訊設(shè)置，根據(jù)每個從控在簇內(nèi)位置使用上位機通過can通訊設(shè)置從控can?id。但是這3種方案都給從控的生產(chǎn)調(diào)試及pack成簇組裝帶來了問題，第1種硬件設(shè)計方案是需要設(shè)計額外的撥碼開關(guān)等硬件，在pack成簇裝機之前需要手動操作撥碼開關(guān)，存在撥碼開關(guān)不到位或者撥錯導(dǎo)致簇內(nèi)多個pack上的從控含有相同的can?id，如果從控電路板是固定在從控殼體內(nèi)部，需要在從控組裝之前就設(shè)定can?id，需要給每個從控做標識，導(dǎo)致從控模塊存儲、轉(zhuǎn)運不方便；第2種燒寫含有固定can?id的mcu固件操作麻煩，需要在從控組裝之前燒寫完畢，同樣需要給每個從控做標識，導(dǎo)致從控模塊存儲、轉(zhuǎn)運不方便；第3種使用上位機通過can通訊配置從控can?id的方式，需要在簇內(nèi)給每個從控單獨分配can?id，工作量大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決從控can地址分配復(fù)雜、can地址分配出現(xiàn)錯誤、從控模塊存儲轉(zhuǎn)運困難、分配can地址工作量大的問題，在從控電路板上設(shè)計用于can地址分配的雙向io電路，且2個雙向io電路對外端口無方向性，即可以作為can地址分配輸入端口也可以作為can地址分配輸出端口。通過從控mcu程序中雙向io?can地址分配方法，可以方便快速的對簇內(nèi)所有從控實現(xiàn)can地址分配，并且可以保證所有簇內(nèi)每一個pack上的從控can?id唯一性。

2、針對上述問題，本發(fā)明提供一種用于bms從控模塊can地址分配的雙向io電路，每個從控模塊包括兩個電路拓撲結(jié)構(gòu)相同的雙向io電路即第一、第二雙向io電路；每個雙向io電路包括一個對外端口及兩個對內(nèi)端口；每個雙向io電路的對外端口用于接收電池管理系統(tǒng)高壓箱或者上一級從控發(fā)送的can地址分配指令或者用于向電池管理系統(tǒng)下一級從控發(fā)送can地址分配指令；每個雙向io電路的兩個對內(nèi)端口分別為輸入接口和輸出接口，?每個從控模塊的第一、第二雙向io電路的四個對內(nèi)端口分別連接到從控mcu兩個串口外設(shè)的輸入、輸出引腳；每個從控模塊的一個雙向io電路的輸入接口將其對外端口接收到的can地址分配指令發(fā)送至從控mcu，該從控模塊的另一個雙向io電路的輸出接口將經(jīng)從控mcu處理后的?can地址分配指令通過其對外端口發(fā)送至電池管理系統(tǒng)下一級從控。

3、進一步地，每個從控模塊的第一、第二雙向io電路的四個對內(nèi)端口分別連接到從控mcu兩個串口外設(shè)的輸入、輸出引腳，具體為：

4、第一雙向io電路的輸入接口連接到從控mcu第一個串口外設(shè)的輸入引腳；

5、第一雙向io電路的輸出接口連接到從控mcu第二個串口外設(shè)的輸出引腳；

6、第二雙向io電路的輸入接口連接到從控mcu第二個串口外設(shè)的輸入引腳；

7、第二雙向io電路的輸出接口連接到從控mcu第一個串口外設(shè)的輸出引腳。

8、進一步地，第一雙向io電路和第二雙向io電路的電路拓撲結(jié)構(gòu)相同，以第一雙向io電路為例，其拓撲結(jié)構(gòu)具體為：第一雙向io電路的輸出接口經(jīng)第一電阻r1連接第二電阻r2一端及pnp三極管q1的基極，第一電阻r1限制pnp三極管q1基極的電流，控制pnp三極管q1集電極輸出電流不要過大，pnp三極管q1反向輸出第一雙向io電路的輸出接口的電平。當?shù)谝浑p向io電路的輸出接口輸出高電平，即從控mcu第二個串口外設(shè)輸出引腳輸出高電平時，pnp三極管q1集電極輸出低電平，當?shù)谝浑p向io電路的輸出接口輸出低電平，即從控mcu第二個串口外設(shè)輸出引腳輸出低電平時，pnp三極管q1集電極輸出高電平；第二電阻r2另一端接電源及pnp三極管q1的發(fā)射極，第一電阻r1虛焊時第二電阻r2關(guān)閉pnp三極管q1輸出，防止pnp三極管q1的基射極電平未知導(dǎo)致pnp三極管q1誤導(dǎo)通，對外端口io1輸出不期望的信號指令；pnp三極管q1的集電極經(jīng)第三電阻r3接地并經(jīng)第四電阻r4接第一雙向io電路的對外端口io1，第四電阻r4防止pnp三極管q1的集電極直接接到對外端口io1，防止人手觸摸到對外端口io1時靜電直接進入到pnp三極管q1，第四電阻r4限制靜電電流，電路板斷電時第三電阻r3泄放pnp三極管q1的集電極電荷；第一雙向io電路的對外端口io1經(jīng)第七電阻r7連接至第六電阻r6一端及npn三極管q2的基極，第六電阻r6另一端接地，第七電阻r7限制npn三極管q2的基極電流，使npn三極管q2基極電流不要過大，保護npn三極管q2，第七電阻r7虛焊時第六電阻r6使npn三極管q2基射極保持低電平，防止npn三極管q2誤導(dǎo)通時從控mcu的第一個串口外設(shè)接收錯誤的信號指令；npn三極管q2的集電極接第一雙向io電路的輸入接口并經(jīng)第五電阻r5接電源，第五電阻r5限制npn三極管q2的發(fā)射極電流，對外端口io1接收到的高低電平信號經(jīng)npn三極管q2反向后輸入到從控mcu第一個串口外設(shè)的輸入引腳，?npn三極管q2的發(fā)射極接地。

9、用于bms從控模塊can地址分配的雙向io電路的控制方法，包括如下步驟：

10、步驟一、從控mcu的兩個串口外設(shè)的輸入輸出使能并配置通訊參數(shù)；

11、步驟二、從控mcu的串口外設(shè)can地址分配指令接收，將該can地址+1操后向下一級從控發(fā)送can地址分配指令?。

12、進一步地，從控mcu第一個串口外設(shè)進行步驟二的具體過程為：

13、當從控mcu第一個串口外設(shè)接收引腳通過第一個雙向io電路的對外端口接收到高壓箱地址分配端口或者上一級從控雙向io?地址分配端口發(fā)送的can地址分配指令后從控mcu判斷該can地址分配指令有效性：如果無效，從控mcu舍棄該指令并不進行任何操作，繼續(xù)等待can地址分配指令；如果有效，從控mcu從can地址分配指令中提取can地址，將該can地址作為本從控的can地址并將can地址存儲到flash，然后將該can地址+1操作，并將操作后的can地址裝載到給下一個從控的can地址分配指令中；從控mcu禁止掉第二個串口外設(shè)；

14、從控mcu第一個串口外設(shè)發(fā)射引腳經(jīng)第二個雙向io電路的對外端口將can地址+1操作后的can地址分配指令發(fā)送出去，發(fā)送完畢can地址分配指令后從控mcu使能第二個串口外設(shè)，兩個串口外設(shè)都進入到等待接收can地址分配指令狀態(tài)。

15、進一步地，從控mcu第二個串口外設(shè)進行步驟二的具體過程為：

16、當從控mcu第二個串口外設(shè)接收引腳通過第二個雙向io電路的對外端口接收到高壓箱地址分配端口或者上一級從控雙向io?地址分配端口發(fā)送的can地址分配指令后從控mcu判斷該can地址分配指令有效性：如果無效，從控mcu舍棄該指令并不進行任何操作，繼續(xù)等待can地址分配指令；如果有效，從控mcu從can地址分配指令中提取can地址，將該can地址作為本從控的can地址并將can地址存儲到flash，然后將該can地址+1操作，并將操作后的can地址裝載到給下一個從控的can地址分配指令中；從控mcu禁止掉第一個串口外設(shè)；

17、從控mcu第二個串口外設(shè)發(fā)射引腳經(jīng)第一個雙向io電路的對外端口將can地址+1操作后的can地址分配指令發(fā)送出去，發(fā)送完畢can地址分配指令后從控mcu使能第一個串口外設(shè)，兩個串口外設(shè)都進入到等待接收can地址分配指令狀態(tài)。

18、進一步地，?can地址分配指令基于串口通訊協(xié)議，基于串口通訊協(xié)議上的通訊指令可自行規(guī)定。

19、本發(fā)明通過設(shè)計從控模塊雙向io?can地址分配電路以及該從控模塊mcu程序中雙向io?can地址分配方法，可以方便快速的對簇內(nèi)所有電池pack上從控模塊實現(xiàn)can地址分配，并且可以保證所有簇內(nèi)每一個pack上的從控模塊的can?id唯一性。通過該技術(shù)手段，從控模塊不需要設(shè)計用于通過硬件電路區(qū)分從控模塊can地址的電路，簡化了從控模塊can地址電路設(shè)計，省去了在從控模塊的生產(chǎn)階段需要通過硬件或者燒寫程序區(qū)分每個從控的can地址的步驟，通過該發(fā)明可使從控模塊在生產(chǎn)階段所有從控模塊的硬件、程序固件是一致的，提高了從控模塊的生產(chǎn)效率，同時為從控模塊的存儲、轉(zhuǎn)運帶來了便利，即不用在生產(chǎn)階段因從控模塊can地址的不同需要對每個從控模塊做特殊標記，方便存儲和轉(zhuǎn)運，也解決了從控模塊裝配到簇內(nèi)pack上之后由于裝配順序錯誤或者從控模塊can地址相同導(dǎo)致簇電池管理系統(tǒng)異常，提升了簇管理系統(tǒng)的調(diào)試效率，由于從控模塊can地址分配功能具有雙向性，兩個io口默認不區(qū)分方向性，可以使包含can地址分配線的簇內(nèi)通訊線束在電池倉內(nèi)電池pack前面板布線時根據(jù)電池倉的布局結(jié)構(gòu)選擇布線路徑，使簇內(nèi)通訊線束在整機布線時更加方便、美觀。