[发明专利]一种分布式浮动控制器局域网通讯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式浮动控制器局域网通讯系统。

背景技术

在大容量电池储能系统或者太阳能电站的应用中，先要将单个或多个单体电芯串并联组成一定容量和电压标准的电池模块（battery module）或者电池组串, 然后在标准模块的基础上再进行串联、并联的组合，形成更高电压，更大容量的储能或者发电系统。这种分布式的结构需要对每个不同电位的节点（电池模块或者电池组串）进行通讯，以获得每个单元的信息并进行管理。

大容量电池在储能系统的通讯连接，传统的方式主要采用星形连接结构，本地节点信息采样结束以后，利用光耦或者磁耦器件的隔离通讯的方式将信息传递给和中央控制单元共地的控制器，然后控制器通过CAN总线或者485总线，将数据传递给中央控制单元。或者中央控制单元通过总线的通讯方式对共地的本地控制器发布命令，本地控制器通过隔离器件和高压采样节点进行控制。该方式需要多路的隔离器件（数据和时钟），单独的协议控制器件（一般为MCU）， 以及收发器和线路的驱动器。这种系统架构具有成本较高，抗干扰能力弱，可靠性差的弱点。发明人根据可用于电平浮动控制器局域网技术（FCAN：Floating Controller Area Network），采用闭环的菊花链架构，对现有系统架构进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式浮动控制器局域网通讯系统，采用闭环的菊花链架构，利用耦合隔离通讯方式和相应的编码方式实现不同电位节点之间的通讯，具有低成本，高抗干扰，高可靠性的特点。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种分布式浮动控制器局域网通讯系统，其特征在于，包括设置在F-CAN总线上的MCU，浮动控制器，若干个用于采集、处理、发送本地电源模块信息的浮动电位节点，所述浮动电位节点包括收发器、数据采集单元、数据中继单元、编解码单元、帧复用单元和收发器；所述浮动控制器和浮动电位节点均为耦合隔离通信方式；所述MCU通过I/O总线将控制指令或数据传送给浮动控制器，浮动控制器将控制指令或数据转换成浮动电位节点可以识别的指令帧或者数据帧结构后通过收发器将信息传送到F-CAN总线上，下一个浮动电位节点采集到信息后经过处理并通过F-CAN总线传送给与之相连的另一个浮动电位节点，如此循环直到最后一个浮动电位节点将信息处理后传送给浮动控制器，浮动电位节点采用菊花链连接且与浮动控制器形成闭环。

整个系统采用闭环的菊花链架构，利用耦合隔离通讯方式和相应的编码方式实现不同电位节点之间的通讯，具有低成本，高抗干扰，高可靠性的特点。

进一步的，所述浮动控制器和浮动电位节点可以是磁耦合也可以是电容耦合。浮动控制器和各浮动电位节点均设置有正、负接收端和正、负发送端。

进一步的，所述浮动控制器包括收发器和成帧器，所述收发器包括：用于减少收发器回波损耗的输入匹配电阻，用于浮动电位节点处输入信号缓冲并给输入处耦合器件提供偏置的输入缓冲器，用于滤除输入信号高频噪声的滤波器，用于检出输入信号的峰值并制定数据的判别门限的峰值检测和数据判别器，采用锁相环和提取信号传输的时钟以获得同步信息并提取数据的数据采样和时钟恢复器；所述成帧器用于把主机的数据和命令的解码翻译成浮动控制器可识别的数据和命令并进行校验数据，把浮动控制器采集的数据、状态和告警等信息进行编码，作为主机可以识别的数据帧进行传送，或者把这些编码后数据复用到前级传过来的数据帧中，作为数据复帧进行传送。

进一步的，编码方式是极性交替转换码、三阶高密度码、数字双相码中的一种，系统采用基带传输的方式进行通信。

本发明的有益效果是：整个系统采用闭环的菊花链架构，利用耦合隔离通讯方式和相应的编码方式实现不同电位节点之间的通讯，具有低成本，高抗干扰，高可靠性的特点。

附图说明

图1为本发明磁耦合隔离通信的分布式浮动控制器局域网通讯系统架构图；

图2为本发明电容耦合隔离通信的分布式浮动控制器局域网通讯系统架构图；

图3为图1中浮动控制器的结构图；

图4为图2中电容耦合的接口示意图；

图5为本发明的线路驱动器输出“+1”的数据时序和电气特性图；

图6为本发明的线路驱动器输出“-1”的数据时序和电气特性图。

具体实施方式