[发明专利]一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种用于电能系统ECS的新型链环式通信系统。

背景技术

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。

发明内容