[發明專利]一種分布式浮動控制器局域網通訊系統

有效

• 申請號: 201310301160.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103401747A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 侯曉華;郭維;董樹榮
• 申請（專利權）人: 蘇州易美新思新能源科技有限公司
• 主分類號: H04L12/403
• 分類號: H04L12/403
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種分布式浮動控制器局域網通訊系統。

背景技術

在大容量電池儲能系統或者太陽能電站的應用中，先要將單個或多個單體電芯串并聯組成一定容量和電壓標準的電池模塊（battery?module）或者電池組串,?然后在標準模塊的基礎上再進行串聯、并聯的組合，形成更高電壓，更大容量的儲能或者發電系統。這種分布式的結構需要對每個不同電位的節點（電池模塊或者電池組串）進行通訊，以獲得每個單元的信息并進行管理。

大容量電池在儲能系統的通訊連接，傳統的方式主要采用星形連接結構，本地節點信息采樣結束以后，利用光耦或者磁耦器件的隔離通訊的方式將信息傳遞給和中央控制單元共地的控制器，然后控制器通過CAN總線或者485總線，將數據傳遞給中央控制單元。或者中央控制單元通過總線的通訊方式對共地的本地控制器發布命令，本地控制器通過隔離器件和高壓采樣節點進行控制。該方式需要多路的隔離器件（數據和時鐘），單獨的協議控制器件（一般為MCU），?以及收發器和線路的驅動器。這種系統架構具有成本較高，抗干擾能力弱，可靠性差的弱點。發明人根據可用于電平浮動控制器局域網技術（FCAN：Floating?Controller?Area?Network），采用閉環的菊花鏈架構，對現有系統架構進行改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分布式浮動控制器局域網通訊系統，采用閉環的菊花鏈架構，利用耦合隔離通訊方式和相應的編碼方式實現不同電位節點之間的通訊，具有低成本，高抗干擾，高可靠性的特點。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種分布式浮動控制器局域網通訊系統，其特征在于，包括設置在F-CAN總線上的MCU，浮動控制器，若干個用于采集、處理、發送本地電源模塊信息的浮動電位節點，所述浮動電位節點包括收發器、數據采集單元、數據中繼單元、編解碼單元、幀復用單元和收發器；所述浮動控制器和浮動電位節點均為耦合隔離通信方式；所述MCU通過I/O總線將控制指令或數據傳送給浮動控制器，浮動控制器將控制指令或數據轉換成浮動電位節點可以識別的指令幀或者數據幀結構后通過收發器將信息傳送到F-CAN總線上，下一個浮動電位節點采集到信息后經過處理并通過F-CAN總線傳送給與之相連的另一個浮動電位節點，如此循環直到最后一個浮動電位節點將信息處理后傳送給浮動控制器，浮動電位節點采用菊花鏈連接且與浮動控制器形成閉環。

整個系統采用閉環的菊花鏈架構，利用耦合隔離通訊方式和相應的編碼方式實現不同電位節點之間的通訊，具有低成本，高抗干擾，高可靠性的特點。

進一步的，所述浮動控制器和浮動電位節點可以是磁耦合也可以是電容耦合。浮動控制器和各浮動電位節點均設置有正、負接收端和正、負發送端。

進一步的，所述浮動控制器包括收發器和成幀器，所述收發器包括：用于減少收發器回波損耗的輸入匹配電阻，用于浮動電位節點處輸入信號緩沖并給輸入處耦合器件提供偏置的輸入緩沖器，用于濾除輸入信號高頻噪聲的濾波器，用于檢出輸入信號的峰值并制定數據的判別門限的峰值檢測和數據判別器，采用鎖相環和提取信號傳輸的時鐘以獲得同步信息并提取數據的數據采樣和時鐘恢復器；所述成幀器用于把主機的數據和命令的解碼翻譯成浮動控制器可識別的數據和命令并進行校驗數據，把浮動控制器采集的數據、狀態和告警等信息進行編碼，作為主機可以識別的數據幀進行傳送，或者把這些編碼后數據復用到前級傳過來的數據幀中，作為數據復幀進行傳送。

進一步的，編碼方式是極性交替轉換碼、三階高密度碼、數字雙相碼中的一種，系統采用基帶傳輸的方式進行通信。

本發明的有益效果是：整個系統采用閉環的菊花鏈架構，利用耦合隔離通訊方式和相應的編碼方式實現不同電位節點之間的通訊，具有低成本，高抗干擾，高可靠性的特點。

附圖說明

圖1為本發明磁耦合隔離通信的分布式浮動控制器局域網通訊系統架構圖；

圖2為本發明電容耦合隔離通信的分布式浮動控制器局域網通訊系統架構圖；

圖3為圖1中浮動控制器的結構圖；

圖4為圖2中電容耦合的接口示意圖；

圖5為本發明的線路驅動器輸出“+1”的數據時序和電氣特性圖；

圖6為本發明的線路驅動器輸出“-1”的數據時序和電氣特性圖。

具體實施方式