一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，包括：电能系统和通信系统，电能系统，包括若干个子电能平台，子电能平台由固定数量的子电能单元串联而成；通信系统，采用一体链环双向双通道通信架构，包括母控单元MCU和与子电能平台供电连接的子控单元，所述子控单元定义第一个子控单元为SBU1，定义第二个子控单元为SBU2，依此类推，定义最后一个子控单元为SBUm，相邻的子控单元信号连接，首尾的子控单元与母控单元MCU信号连接。本发明专利技术采用一体链环双向双通道通信架构，当出现断线故障时，发生反射通信，也能完好接收数据，同时接入低功耗电源模块LPM减少电能的损耗，利用异常诊断模块对通信线进行检测，检测更加全面，可用于新能源汽车和新能源储能系统，安全可靠性高、成本低。

A new chain link communication system for ECS

【技术实现步骤摘要】
一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统
本专利技术涉及通信
，尤其是涉及一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统。
技术介绍
随着世界不可再生能源的枯竭和自然环境的不断恶化，环保型新能源汽车和新能源储能系统的研发与生产变得迫在眉睫，而目前环保型新能源汽车和新能源储能系统又存在技术问题，功能简单、安全可靠性较低、成本较高且因架构因素导致大型储能平台体积较大，同时故障一旦出现，严重时导致环保型新能源汽车和新能源储能系统宕机现象。同时近几年国家对新能源汽车和新能源储能系统高安全性的重视，引进了ISO26262功能安全国际标准，希望中国的汽车电子产品，特别是新能源产品能够遵循ISO26262的思想进行设计，提高其安全性和可靠性。目前用于新能源汽车和新能源储能系统的电能控制系统ECS，多采用分布式架构，由外部电源、总电池管理系统CBMS、若干分电池管理系统SBMS构成，其内部CBMS与SBMS之间的通信多采用串联或者并联链接方式，其供电由外部蓄电池提供，通过低压线束分级并联给CBMS、SBMS供电和电动汽车其他电子部件供电，SBMS内部需要通过变压器隔离的电平变换电路为变压器两侧的用电模块供电，同时SBMS内部有单独的检测单元和均衡单元用于采集电池信息和电池间平衡，还有微处理器单元控制SBMS的运行，同时配备通信单元和接口，通信单元和接口经通信线与CBMS通信。该分布式架构方案功能简单、安全可靠性较低、成本较高且因架构因素导致储电系统体积和重量较大，具体问题如下：通信：断掉数据丢失：目前用于电能控制系统ECS主流的通信链接方式为并联级联和串联级联两种方式，如图1和图2所示：并联级联时，总收发器通过通信总线连接到各通信分线，个通信分线连接到各分收发器；串联级联时，各分收发器通过通信总线与总收发器串联。如发生图1或图2中处的断线故障时，将出现部分数据丢失问题，严重时全部数据丢失，此为非常严重的故障类型。系统方案供电带来成本、体积、重量、功耗、EMC问题：现有用于电能系统的电能控制系统（ECS）因为通信链接的因素，常采用分布式架构设计方案，每一个子电能平台需要一个子控单元，而每一个子控单元均需要外部蓄电池供电，外部蓄电池不仅为子控单元和母控单元提供工作能量，同时还为电动汽车上其他电子部件提供工作电能，此必然导致外部蓄电池所存储的电能消耗较快，这就需要采用大功率DC\DC转换器将电能系统的电能转换成低压电能给外部蓄电池进行补电，同时过多的线束和大功率DC\DC转换器必然会增加新能源汽车和新能源储能系统的重量、体积和成本，降低储电系统的续航能力，也增加了系统的复杂性；子控单元由外部蓄电池供电必然需要在子控单元中设计变压器隔离的电平变换电路，工作过程中产生额外的电磁干扰，会影响其他电子部件的正常工作。缺少通信线故障检测、采集故障检测和告警功能现有用于电能系统的电能控制系统（ECS）在子控单元出现通信线故障和采集故障时，并无法获知此故障信息并告警，当出现故障时，表现的现象为故障对应的子控单元信息丢失，依据所表现的现象无法判断是哪一种故障导致问题还是子控单元本身电路功能失效。
技术实现思路
本专利技术解决了现有方案断线故障时数据严重丢失、电能损耗快和缺少通信线检测的问题，提出了一种用于电能系统的新型链环式通信系统，采用一体链环双向双通道通信架构，当出现断线故障时，发生反射通信，也能完好接收数据，同时接入低功耗电源模块LPM减少电能的损耗，利用异常诊断模块对通信线进行检测，检测更加全面，可用于新能源汽车和新能源储能系统，安全可靠性高、成本低。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，参考图8，包括：电能系统和通信系统，电能系统，包括若干个子电能平台，子电能平台由固定数量的子电能单元串联而成；通信系统，采用一体链环双向双通道通信架构，包括母控单元MCU和与子电能平台供电连接的子控单元，所述子控单元定义第一个子控单元为SBU1，定义第二个子控单元为SBU2，依此类推，定义最后一个子控单元为SBUm，相邻的子控单元信号连接，首尾的子控单元与母控单元MCU信号连接。相邻子控单元之间、母控单元与相邻的子控单元之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能。作为优选，当所述子电能单元为电池，其对应电能系统ECS为电池管理系统BMS，当所述子电能单元为超级电容，其对应电能系统ECS为超级电容管理系统SCMS。作为优选，所述母控单元MCU，包括主控芯片、信息转换接口模块A、信息转换接口模块B、隔离通信接口A、隔离通信接口B、其他功能模块以及低压供电模块，所述低压供电模块与主控芯片、信息转换接口模块A、信息转换接口模块B、其他功能模块供电连接，主控芯片与信息转换接口模块A和信息转换接口模块B信号连接，主控芯片与其他功能模块控制连接，信息转换接口模块A与隔离通信接口A信号连接，信息转换接口模块B与隔离通信接口B信号连接。作为优选，所述子控单元由微控单元、采集通道、低功耗电源模块LPM、异常诊断模块、子隔离通信接口A、子隔离通信接口B、隔离信息传输模块C构成，微控单元通过低功耗电源模块LPM与对应的子电能平台供电连接，微控单元分别与子隔离通信接口A、子隔离通信接口B信号连接，微控单元接有多路采集通道，采集通道采集端接于串联的相邻的子电能单元之间，采集通道接收端和采集端并接于异常诊断模块，微控单元与异常诊断模块信号连接，隔离信息传输模块C的输出端与异常诊断模块信号连接，子隔离通信接口A的接收端J和子隔离通信接口B的接收端I与隔离信息传输模块C信号连接。作为优选，所述微控单元由多路选择器、过压比较器、欠压比较器、ADC单元、存储单元、串口收发器构成，多路采集通道接入多路选择器，多路选择器输出端分别接于过压比较器输入端、欠压比较器输入端和ADC单元输入端，过压比较器的输出端、欠压比较器的输出端和ADC单元的输出端接于存储单元，存储单元与串口收发器信号连接，存储单元与多路选择器信号连接，串口收发器与子隔离通信接口A、子隔离通信接口B连接。作为优选，所述子控单元SBU1的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口A1和子隔离通信接口B1，子控单元SBU2的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口A2和子隔离通信接口B2，依次类推，子控单元SBUm的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口Am和子隔离通信接口Bm；所述母控单元MCU的子隔离通信接口B与子控单元SBU1的子隔离通信接口A1信号连接，母控单元MCU的子隔离通信接口A与子控单元SBUm的子隔离通信接口Bm信号连接，子控单元SBU1的子隔离通信接口B1与子控单元SBU2的子隔离通信接口A2连接，子控单元SBU2的子隔离通信接口A2与子控单元SBU3的子隔离通信接口B3连接，以此类推，子控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，包括：电能系统和通信系统，/n电能系统，包括若干个子电能平台（1），子电能平台（1）由固定数量的子电能单元（23）串联而成；/n通信系统，采用一体链环双向双通道通信架构，包括母控单元MCU（2）和与子电能平台（1）供电连接的子控单元（3），所述子控单元（3）定义第一个子控单元为SBU1，定义第二个子控单元为SBU2，依此类推，定义最后一个子控单元为SBUm，相邻的子控单元信号连接，首尾的子控单元与母控单元MCU信号连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，包括：电能系统和通信系统，
电能系统，包括若干个子电能平台（1），子电能平台（1）由固定数量的子电能单元（23）串联而成；
通信系统，采用一体链环双向双通道通信架构，包括母控单元MCU（2）和与子电能平台（1）供电连接的子控单元（3），所述子控单元（3）定义第一个子控单元为SBU1，定义第二个子控单元为SBU2，依此类推，定义最后一个子控单元为SBUm，相邻的子控单元信号连接，首尾的子控单元与母控单元MCU信号连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，当所述子电能单元（23）为电池，其对应电能系统ECS为电池管理系统BMS，当所述子电能单元（23）为超级电容，其对应电能系统ECS为超级电容管理系统SCMS。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，所述母控单元MCU（2），包括主控芯片（4）、信息转换接口模块A（5）、信息转换接口模块B（6）、隔离通信接口A（7）、隔离通信接口B（8）、其他功能模块（9）以及低压供电模块（24），
所述低压供电模块（24）与主控芯片（4）、信息转换模块A（5）、信息转换模块B（6）、其他功能模块（9）供电连接，主控芯片（4）与信息转换模块A（5）和信息转换模块B（6）信号连接，主控芯片（4）与其他功能模块（9）控制连接，信息转换模块A（5）与隔离通信接口A（7）信号连接，信息转换模块B（6）与隔离通信接口B（8）信号连接。


4.根据权利要求3所述的一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，所述子控单元（3）由微控单元（10）、采集通道（11）、低功耗电源模块LPM（12）、异常诊断模块（13）、子隔离通信接口A（14）、子隔离通信接口B（15）、隔离信息传输模块C（16）构成，微控单元（10）通过低功耗电源模块LPM（12）与对应的子电能平台供电连接，微控单元（10）分别与子隔离通信接口A（14）、子隔离通信接口B（15）信号连接，微控单元（10）接有n路采集通道，采集通道采集端接于串联的相邻的子电能单元（23）之间，采集通道接收端和采集端并接于异常诊断模块，微控单元与异常诊断模块（13）信号连接，隔离信息传输模块C（16）的输出端与异常诊断模块信号连接，子隔离通信接口A（14）的接收端J和子隔离通信接口B（15）的接收端I与隔离信息传输模块C信号连接。


5.根据权利要求4所述的一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统，其特征是，所述微控单元（10）由多路选择器（17）、过压比较器（18）、欠压比较器（19）、ADC单元（20）、存储单元（21）、串口收发器（22）构成，多路采集通道（11）接入多路选择器（17），多路选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，徐良渡，
申请(专利权)人：浙江零跑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33