数据发送方法、数据发送设备及包括该数据发送设备的能量存储系统的制作方法

数据发送方法、数据发送设备及包括该数据发送设备的能量存储系统的制作方法
【专利摘要】一种能量存储系统，被配置为连接到发电系统、电网或负载中的至少一个，并包括电池系统，所述电池系统包括：系统总线；系统控制器，连接到系统总线，并被配置为发送一个或多个第一系统帧，第一系统帧中的每个包括命令；以及一个或多个电池架，连接到系统总线，并被配置为发送一个或多个第二系统帧，其中，电池架中的至少一个包括：架，用于存储电力；以及架控制器，用于接收架数据，并用于发送一个或多个第二系统帧，第二系统帧中的每个包括命令和至少一部分架数据，其中，所述一个或多个第二系统帧中的至少一个还包括第二系统帧计数器。
【专利说明】数据发送方法、数据发送设备及包括该数据发送设备的能量存储系统
【技术领域】
[0001]本发明的一个或多个实施例涉及一种数据发送方法、一种数据发送设备及一种包括所述数据发送设备的能量存储系统。
【背景技术】
[0002]随着对环境的破坏和资源的消耗正变得严重，对用于存储能量并有效地使用存储的能量的系统的兴趣正日益增加。此外，对发电工艺过程中不产生污染或产生很少污染的新的可再生能源的兴趣也正日益增加。能量存储系统可以是链接这种新的可再生能源、用于存储电力的电池系统和现有电网的系统，并且根据环境变化正在对能量存储系统进行研究和开发。
[0003]这种能量存储系统的电池系统可根据将要提供给负载的电力的量而以各种方式设计。电池系统可通过从能量存储系统的外部接收电力来存储电力，并可从能量存储系统提供存储的电力。换言之，电池系统可执行充电和放电操作。
[0004]电池系统监视内部状态以进行稳定操作，并收集通过监视而测量到的数据。这里，电池系统包括具有主从结构的各种电池管理单元。与从机对应的电池管理单元将测量到的数据发送到与主机对应的电池管理单元，与主机对应的电池管理单元接收并收集测量到的数据。

【发明内容】

[0005]技术问题
[0006]本发明的实施例的各方面包括在能量存储系统中发送数据的同时防止错误产生的数据发送方法和数据发送设备以及包括所述数据发送设备的能量存储系统。
[0007]问题的解决方案
[0008]根据本发明的一个或多个实施例，在发送数据的同时可防止错误产生。
[0009]本发明的实施例提供一种被配置为连接到发电系统、电网或负载中的至少一个的能量存储系统，所述能量存储系统包括电池系统，所述电池系统包括:系统总线；系统控制器，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第一系统帧，第一系统帧中的每个包括命令；以及一个或多个电池架，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第二系统帧，其中，所述一个或多个电池架中的至少一个包括:架，用于存储电力；以及架控制器，用于接收架数据，并用于在系统总线上发送包括架数据的所述一个或多个第二系统帧，第二系统帧中的每个包括命令和至少一部分架数据，其中，所述一个或多个第二系统帧中的至少一个还包括第二系统帧计数器。
[0010]当架数据的大小大于系统帧参考大小时，架数据可被划分并被包括在两个或更多个第二系统帧中。
[0011]系统控制器可被配置为在系统总线上作为主机进行操作，架控制器可被配置为在系统总线上作为从机进行操作。
[0012]系统控制器可被配置为通过在系统总线上发送第一系统帧中的至少一个来命令将架数据发送到架控制器。
[0013]架控制器可被配置为通过在系统总线上发送第二系统帧中的一个或多个来将架数据发送到系统控制器。
[0014]系统控制器与所述一个或多个电池架中的所述至少一个的架控制器之间的通信协议可以是控制器局域网(CAN)协议。
[0015]所述一个或多个电池架中的所述至少一个还可包括:架总线；以及一个或多个电池托盘，用于存储电力，所述一个或多个电池托盘中的至少一个可通过架总线连接到架控制器。
[0016]所述一个或多个电池托盘中的所述至少一个可包括:托盘，包括用于存储电力的一个或多个电池单元；以及托盘控制器，用于控制托盘的充电和放电操作，并用于将包括所述一个或多个电池单元的测量到的温度、测量到的电压或测量到的电流中的至少一个的托盘数据发送到架控制器。
[0017]架控制器可被配置为在架总线上作为主机进行操作，托盘控制器可被配置为在架总线上作为从机进行操作。
[0018]架控制器可被配置为在架总线上发送一个或多个第一架帧，托盘控制器可被配置为在架总线上发送一个或多个第二架帧。
[0019]架控制器可被配置为通过在架总线上发送包括命令的第一架帧中的至少一个来命令将托盘数据发送到托盘控制器。
[0020]托盘控制器可被配置为通过在架总线上发送第二架帧中的一个或多个来将托盘数据发送到架控制器，第二架帧中的每个包括命令和至少一部分托盘数据，并且所述一个或多个第二架帧中的至少一个还可包括第二架帧计数器。
[0021]当托盘数据的大小大于架帧参考大小时，托盘数据可被划分并被包括在两个或更多个第二架帧中。
[0022]架控制器与所述一个或多个电池托盘中的所述至少一个的托盘控制器之间的通信协议可以是控制器局域网(CAN)协议。
[0023]本发明的另一实施例提供一种电池架，所述电池架包括:架，用于存储电力；架总线；以及架控制器，连接到架总线，并被配置为在架总线上发送一个或多个命令帧，命令帧中的每一个包括命令，其中，架包括用于存储电力的一个或多个电池托盘，所述一个或多个电池托盘中的至少一个包括:托盘，包括用于存储电力的一个或多个电池单元；以及托盘控制器，连接到架总线，并被配置为将包括托盘数据的一个或多个数据帧发送到架控制器，其中，托盘数据包括所述一个或多个电池单元的测量到的温度、测量到的电压或测量到的电流中的至少一个，其中，所述数据帧中的至少一个还包括数据帧计数器。
[0024]当托盘数据的大小大于架帧参考大小时，托盘数据可被划分并被包括在两个或更多个数据帧中。
[0025]架控制器可被配置为在架总线上作为主机进行操作，托盘控制器可被配置为在架总线上作为从机进行操作。
[0026]架控制器可被配置为通过在架总线上发送包括命令的一个或多个命令帧来命令托盘控制器发送托盘数据。
[0027]托盘控制器可被配置为通过在架总线上发送包括命令和托盘数据的一个或多个数据帧来将托盘数据发送到架控制器。
[0028]本发明的又一实施例提供一种用于能量存储系统的通信系统，所述通信系统具有主从结构并且包括:系统总线；主机，用于在系统总线上发送包括命令的命令帧，并用于执行与包括命令和能量存储系统数据的数据帧相应的处理；以及多个从机，用于从系统总线接收命令帧，用于执行与命令帧中的命令相应的操作，并用于在系统总线上发送数据帧，其中，数据帧中的至少一个还包括数据帧计数器。
[0029]当能量存储系统数据的大小大于参考大小时，能量存储系统数据可被划分为数据片段并被分别包括在两个或更多个数据帧中。
[0030]数据帧中的每个可包括多个数据段，当可用命令的数量不大于参考数量时，命令和数据帧计数器可被包括在同一个数据段中，当可用命令的数量大于参考数量时，命令和数据帧计数器可被包括在不同的数据段中。
[0031]主机可被配置为基于数据帧计数器在数据帧之间进行区分。
[0032]发明的有益效果
[0033]本发明的实施例的各方面提供在能量存储系统中发送数据的同时防止错误产生的数据发送方法和数据发送设备以及包括所述数据发送设备的能量存储系统。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]从下面结合附图进行的对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更易于理解，在附图中:
[0035]图1是根据本发明的实施例的能量存储系统的框图；
[0036]图2是根据本发明的实施例的电池系统的框图；
[0037]图3是根据本发明的实施例的电池架(battery rack)的框图；
[0038]图4是具有主从结构的通信系统的框图；
[0039]图5是控制器局域网(CAN)通信协议的帧结构的示图；
[0040]图6是根据本发明的实施例的发送的数据的数据结构的示图；
[0041]图7是根据本发明的另一实施例的发送的数据的数据结构的示图；
[0042]图8是根据本发明的另一实施例的发送的数据的数据结构的示图；
[0043]图9是示出根据本发明的实施例的通信系统的数据发送方法的流程图；
[0044]图10是示出根据本发明的实施例的主机的操作的流程图；
[0045]图11是根据本发明的另一实施例的发送的数据的数据结构的示图；
[0046]图12是示出根据本发明的另一实施例的通信系统的数据发送方法的流程图。
[0047]实施本发明的最佳方式
[0048]本发明的实施例提供一种被配置为连接到发电系统、电网或负载中的至少一个的能量存储系统，所述能量存储系统包括电池系统，所述电池系统包括:系统总线；系统控制器，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第一系统帧，第一系统帧中的每个包括命令；以及一个或多个电池架，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第二系统帧，其中，所述一个或多个电池架中的至少一个包括:架，用于存储电力；以及架控制器，用于接收架数据，并用于在系统总线上发送包括架数据的所述一个或多个第二系统帧，第二系统帧中的每个包括命令和至少一部分架数据，其中，所述一个或多个第二系统帧中的至少一个还包括第二系统帧计数器。
【具体实施方式】
[0049]由于本发明允许各种改变和多种实施例，因此将在附图中示出具体实施例并在书面描述中详细描述具体实施例。然而，这不意图将本发明局限于具体的实施方式，并且将理解的是，不脱离本发明的精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物被包含在本发明中。在对本发明的描述中，当认为对现有技术的特定详细解释可能不必要地使本发明的精髓模糊时，省略对现有技术的特定详细解释。
[0050]在本说明书中使用的术语用于描述本发明的具体实施例，而不意图限制本发明。以单数形式使用的表达包含复数形式的表达，除非它在上下文中具有明显不同的含义。在本说明书中，将理解的是，诸如“包含”、“包括”或“具有”等的术语意在指示在本说明书中公开的特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的存在，而不意图排除可以存在或可以添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的可能性。
[0051]在下文中，以下将参照附图更加详细地描述本发明的实施例。不管图号如何，相同或相应的那些组件由相同的附图标记指示，并且省略冗余的解释。
[0052]图1是根据本发明的实施例的能量存储系统I的框图。
[0053]参照图1，根据当前实施例的能量存储系统I结合发电系统2和电网3将电力提供给负载4。
[0054]发电系统2是用于通过使用能源产生电力的系统。发电系统2可以是太阳光发电系统、风力发电系统或潮汐发电系统。然而，发电系统2不限于以上列出的那些，并且可以是用于通过使用新的可再生能源(诸如太阳能热或地热)产生电力的任何发电系统。具体地，用于使用阳光产生电力的太阳能电池易于安装在住宅或在工厂中，因此，所述太阳能电池适合于在住宅或在工厂中分布的能量存储系统I。发电系统2包括并行布置的多个发电模块，并根据发电模块产生电力，从而形成高容量能量系统。
[0055]电网3包括发电厂、变电站和电力电缆。当电网3处于正常状态时，电网3将电力提供给能量存储系统I以将电力提供给负载4和/或电池系统20，并从能量存储系统I接收电力。当电网3处于异常状态时，停止从电网3向能量存储系统I提供电力，也停止从能量存储系统I向电网3提供电力。
[0056]负载4消耗由发电系统2产生的电力、存储在电池系统20中的电力或从电网3提供的电力。负载4的示例包括住宅或工厂。
[0057]能量存储系统I可将发电系统2产生的电力存储在电池系统20中，并可将产生的电力提供给电网3。能量存储系统I可将存储在电池系统20中的电力提供给电网3，或者可将从电网3提供的电力存储在电池系统20中。此外，当电网3处于异常状态时(例如，当存在停电时)，能量存储系统I可通过执行不间断供电(UPS)操作将电力提供给负载4。即使当电网3处于正常状态时，能量存储系统I也可提供由发电系统2产生的电力或存储在电池系统20中的电力。
[0058]能量存储系统I包括:用于控制电力转换的电力转换系统(PCS) 10 ;电池系统20 ；第一开关30 ;和第二开关40。
[0059]PCSlO将发电系统2、电网3和电池系统20的电力转换成适当的电力，并将所述适当的电力提供给需要它的地方。PCSio包括电力转换器11、直流(DC)链路单元12、逆变器
13、转换器14和集成控制器15。
[0060]电力转换器11是连接在发电系统2与DC链路单元12之间的电力转换装置。电力转换器11将发电系统2产生的电力发送到DC链路单元12，并于此时，将输出电压转换为DC链路电压。
[0061]电力转换器11可根据发电系统2的类型而包括电力转换电路，诸如整流器电路或转换器。当由发电系统2产生的电力是DC电压时，电力转换器11可以是用于将DC电压转换为DC链路电压的转换器。当由发电系统2产生的电力是交流(AC)电压时，电力转换器11可以是用于将AC电压转换为DC电压的整流器电路。具体地，当发电系统2是太阳光发电系统时，电力转换器11可包括用于执行最大功率点跟踪(MPPT)控制的最大功率点跟踪(MPPT)转换器，使得由发电系统2产生的电力根据太阳辐射和温度被提高或最大化。当发电系统2不产生电力时，电力转换器11可停止操作以减小由转换器等消耗的电力。
[0062]DC链路电压的大小可能由于发电系统2或电网3中的瞬时压降或负载4中的峰值负荷而不稳定。然而，DC链路电压需要被稳定化以用于转换器14和逆变器13的正常操作。DC链路单元12连接在电力转换器11与逆变器13之间，以维持恒定的DC链路电压。DC链路单元12的示例包括高容量电容器。
[0063]逆变器13是连接在DC链路单元12与第一开关30之间的电力转换装置。在放电模式下，逆变器13可将从发电系统2和/或电池系统20输出的DC链路电压转换为电网3的AC电压，并输出所述DC链路电压。此外，逆变器13可包括整流器电路，所述整流器电路用于在充电模式下对电网3的AC电压进行整流并且将经过整流的AC电压转换为DC链路电压并输出所述经过整流的AC电压，从而将电网3的电力存储在电池系统20中。可选择地，逆变器13可以是输入方向和输出方向可改变的双向逆变器。
[0064]逆变器13可包括用于从向电网3输出的AC电压消除谐波的滤波器。为了抑制无功功率的产生，逆变器13可包括用于将从逆变器13输出的AC电压的相位和电网3的AC电压的相位进行同步的锁相环(PLL)电路。另外，逆变器13可执行诸如限制电压调整、提高功率因数、消除DC分量和保护以免受瞬态现象影响的功能。当逆变器13未被使用时，逆变器13可停止操作以减小功耗。
[0065]转换器14是连接在DC链路单元12与电池系统20之间的电力转换装置。转换器14包括如下转换器，所述转换器用于在放电模式下将存储在电池系统20中的电力经DC-DC转换为逆变器13需要的电压电平(即，DC链路电压)并输出所述存储在电池系统20中的电力。此外，转换器14包括如下转换器，所述转换器用于在充电模式下将从电力转换器11或从逆变器13输出的电力经DC-DC转换为电池系统20需要的电压电平(即，充电电压)。可选择地，转换器14可以是输入方向和输出方向可改变的双向转换器。当电池系统20不需要充电或放电时，转换器14可停止操作,从而减小功耗。
[0066]集成控制器15监视发电系统2、电网3、电池系统20和负载4的状态，并根据监视结果和预定算法来控制电力转换器11、逆变器13、转换器14、电池系统20、第一开关30和第二开关40的操作。集成控制器15可监视电网3中是否存在停电、发电系统2是否产生电力、在发电系统2产生电力的情况下产生的电力的量、电池系统20的充电状态、负载4的功耗以及时间。此外，如果将被提供给负载4的电力不足(例如，如果电网3中存在停电)，则集成控制器15可对负载4中包括的用电装置进行优先级划分，并可根据优先级控制负载4将电力提供给所述装置。
[0067]第一开关30和第二开关40串联连接在逆变器13与电网3之间，并根据集成控制器15的控制被导通或断开，以控制在发电系统2与电网3之间的电流流动。第一开关30和第二开关40可根据发电系统2、电网3和电池系统20的状态被导通或断开。
[0068]详细地，当发电系统2和/或电池系统20的电力被提供给负载4时或者当电网3的电力被提供给电池系统20时，第一开关30被导通。当发电系统2和/或电池系统20的电力被提供给电网3时或者当电网3的电力被提供给负载4和/或电池系统20时，第二开关40被导通。
[0069]同时，当电网3中存在停电时，第二开关40被断开，并且第一开关30被导通。换言之，发电系统2和/或电池系统20的电力被同时(例如，同步地)提供给负载4，同时提供给负载4的电力被阻止流向电网3。因此，防止了能量存储系统I的孤岛现象(例如，持续的供电)，从而防止意外事故(诸如在电网3的电力线上工作的工作人员因来自能量存储系统I的电力而被电击)。
[0070]第一开关30和第二开关40均可以是开关装置，诸如能够经受高电流的继电器。
[0071]电池系统20接收并存储发电系统2和/或电网3的电力，并将存储的电力提供给负载4或电网3。电池系统20可包括用于存储电力的部件以及用于控制和保护用于存储电力的部件的部件。现在将参照图2详细地描述电池系统20。
[0072]图2是根据本发明的实施例的电池系统20的框图。
[0073]参照图2，电池系统20包括第一电池架210-1至第I电池架210-1、系统控制器(例如，系统电池管理系统(BMS)) 200和用于数据通信的第一总线250。
[0074]第一电池架210-1至第I电池架210-1存储从外部(S卩，从发电系统2和/或电网3)提供的电力，并将存储的电力提供给电网3和/或负载4。第一电池架210-1至第I电池架210-1均可包括架220、架控制器(例如，架BMS) 230和架保护电路240。
[0075]架220可包括构成存储电力的子组件的托盘(tray)222 (图3)。架220通过架控制器230进行充电或放电。架220可根据需要的输出电压被串联或并联连接。
[0076]架控制器230通过控制架保护电路240来控制架220的充电和放电操作。此外，架控制器230监视架220的状态(诸如温度、电压和流过的电流)，并将监视的结果发送到系统控制器200。
[0077]架保护电路240可根据架控制器230的控制来阻止电力供应。此外，架保护电路240可测量架220的电压和电流，并将测量到的电压和电流发送到架控制器230。
[0078]第一总线250是用于在系统控制器200与架控制器230之间发送数据或命令的路径。控制器局域网(CAN)通信协议可被用作系统控制器200与架控制器230之间的通信协议。然而，所述通信协议不限于此，可使用用于通过使用总线发送数据或命令的任何通信协议。
[0079]现在将详细描述第一电池架210-1。
[0080]图3是根据本发明的实施例的第一电池架210-1的框图。[0081]参照图3，第一电池架210-1包括第一电池托盘221-1至第m电池托盘221-m、架控制器230和用于数据通信的第二总线224。此外，第一电池架210-1可包括图3中未示出的架保护电路240。
[0082]第一电池托盘221-1至第m电池托盘221_m是架的子组件，并且因此存储电力且将存储的电力提供给电网3和负载4。第一电池托盘221-1至第m电池托盘221-m中的每一个可包括托盘222和托盘控制器223。
[0083]托盘222是存储电力的地方，并可包括作为子组件的电池单元。包括在托盘222中的电池单元的数量可根据需要的输出电压来确定。任何可充电二次电池可用作电池单元。例如，用作电池单元的二次电池可以是镍镉电池、铅电池、镍金属氢化物电池(NiMH)、锂离子电池或锂聚合物电池。
[0084]托盘222的充电和放电操作受托盘控制器223控制。
[0085]托盘控制器223控制托盘222的充电和放电操作。此外，托盘控制器223监视托盘222的状态(诸如温度、电压或流过的电流)，并将监视的结果发送到架控制器230。
[0086]第二总线224是用于在架控制器230与托盘控制器223之间发送数据或命令的路径。CAN通信协议可被用作架控制器230与托盘控制器223之间的通信协议。然而，所述通信协议不限于此，可使用用于通过使用总线发送数据或命令的任何通信协议。
[0087]同时，在本发明的实施例中，系统控制器200与架控制器230之间的通信协议以及架控制器230与托盘控制器223之间的通信协议均使用总线，但是实施例不限于此，只要所述通信之一利用使用总线的通信协议即可。
[0088]在下文中，将对参照图2和图3描述的结构进行概括和描述。
[0089]图4是具有主从结构的通信系统300的框图。
[0090]参照图4,通信系统300包括主机(master)310、第一从机(slave)320-1至第n从机320-n以及第三总线330。
[0091]主机310将包括命令的巾贞信号Cs发送到第三总线330。第一从机320_1至第n从机320-n接收帧信号Cs，并执行与包括在帧信号Cs中的命令相应的操作。此外，第一从机320-1至第n从机320-n分别将包括数据的帧信号Dl至Dn发送到第三总线330。这里，第一从机320-1至第n从机320-n可按预定间隔将帧信号Dl至Dn发送到主机310，以防止数据冲突。此外,在接收到帧信号Dl至Dn时，主机310执行需要的处理。
[0092]这里，主机310可对应于图2的系统控制器200，第一从机320_1至第n从机320_n可对应于图2的架控制器230。可选择地，主机310可对应于图3的架控制器230，第一从机320-1至第n从机320-n可对应于图3的托盘控制器223。
[0093]现在将详细描述通过具有这样的主从结构的通信系统300执行的发送数据的方法。
[0094]图5是CAN通信协议的帧结构的示图。CAN通信协议是由BOSCH开发的用于汽车行业的通信协议，近来，CAN通信协议不仅应用于汽车行业，还应用于各种行业。CAN通信协议是以IS011898标准的等级定义的、使用多主机消息方法的串行网络通信方法，这对本领域技术人员是已知的。
[0095]参照图5，消息帧的起始由“帧的起始(S0F)”指示。这里，“S0F”位于消息帧的最高优先级，并具有通过默认设置的值为“0”的显性位(dominant bit)。[0096]“仲裁字段”具有标识符和远程发送请求(RTR)位。这里，RTR位指示消息帧是数据帧还是远程帧。如果消息帧是用于发送数据的数据帧，则RTR位具有值“O”。可选择地，如果消息帧是用于请求发送数据的远程帧，则RTR位具有值为“I”的隐性位(recessive bit)。
[0097]“控制字段”由6个位形成。这里，2个位用于保留区域，剩余的4个位用于指示“数据字段”的字节数的数据长度代码区域。
[0098]“数据字段”包括将要从数据帧发送的数据。“数据字段”的大小是从0至8字节，其中，每个字节包括8个位。这里，从最高有效位(MSB)发送数据的每个字节。
[0099]“循环冗余码(CRC)字段”指示CRC。“CRC字段”包括值为“I”的“CRC分隔符”和“CRC序列”。
[0100]“ACK字段”由2个位形成，并包括“ACK槽”和“ACK分隔符”。构成第一位的“ACK槽”具有值“0”，构成第二位的“ACK分隔符”具有值“ I ”。然而，“ACK槽”可被记录为从成功接收了消息的另一节点发送的值“I”。
[0101]“帧的结束(EOF)”由值全部为“I”的7个位形成，并指示消息帧结束。
[0102]“帧间间隔”包括“间断”和“总线空闲”，并将前一消息帧或下一消息帧与当前消息中贞分开。
[0103]现在将描述用于在主机310和第一从机320-1至第n从机320_n进行通信的同时防止错误产生的发送的数据帧中的数据字段的结构。为便于描述，假设主机310将数据帧发送到第一从机320-1，并从第一从机320-1接收数据帧。
[0104]此外，图6至图8和图10示出了使用CAN通信协议的数据字段，但是如上所述，本发明的实施例可应用于使用总线的各种通信协议。因此，数据字段不必由8字节形成，并可包括X个数据段(data section)。此外，所述x个数据段中的每一个不限于I字节，并且可具有各种大小。因此，现在将形成数据字段的单元称为“数据段”。
[0105]图6是根据本发明的实施例的在发送数据时的数据结构的示图。图6示出了当发送的数据的量小时在主机310与第一从机320-1之间发送的数据字段。
[0106]主机310请求第一从机320-1发送数据。为此，主机310在将命令CMD插入数据字段的一个数据段中之后发送数据帧。数据字段的除了包括命令CMD的数据段之外的数据段可以是“空”。
[0107]第一从机320-1在从主机310接收的数据帧中提取命令CMD，并将主机310请求的数据发送到主机310。这里，根据当前实施例，由于从第一从机320-1发送到主机310的数据的量小，因此可在一个数据字段内发送数据。因此，通过将从主机310发送的命令CMD插入数据字段的第一数据段中并将待发送的数据插入其他数据段中，来发送数据帧。
[0108]例如，假设主机310是架控制器230，第一从机320-1是托盘控制器223。
[0109]架控制器230将“0x6E”的命令CMD插入第一数据段中，并将数据帧发送到托盘控制器223。例如，命令CMD可以是用于发送电池单元的电压数据的命令。
[0110]如果电池单元的电压范围可由一个数据段来表示，则托盘控制器223将与接收的命令CMD相同的“0x6E”插入数据字段的第一数据段中，并将电池单元的电压值依次插入其他数据段中。如果在插入所有数据之后数据段仍有剩余，则剩余的数据段可留作备用。
[0111]图7是根据本发明的另一实施例的在发送数据时的数据结构的示图。图7也示出了当发送的数据的量小时在主机310与第一从机320-1之间发送的数据字段。[0112]与图6—样，主机310请求第一从机320-1发送数据。主机310在将命令CMD插入数据字段的一个数据段中之后发送数据帧。数据字段的除了包括命令CMD的数据段之外的数据段可以是“空”。
[0113]第一从机320-1在从主机310接收的数据帧中提取命令CMD，并将主机310请求的数据发送到主机310。这里，根据本实施例，由于从第一从机320-1发送到主机310的数据的量小，因此可在一个数据字段内发送数据。因此，通过将从主机310发送的命令CMD插入数据字段的第一数据段中并将待发送的数据插入其他数据段中，来发送数据帧。
[0114]在当前实施例中，通过将两个数据段相加来表示一个数据值。与图6 —样，假设主机310是架控制器230，第一从机320-1是托盘控制器223。
[0115]架控制器230将用于发送电池单元的电压数据的命令发送到托盘控制器223。由于电池单元的电压范围不可由一个数据段来表示，因此为了发送数据，托盘控制器223通过使用两个数据段来发送电池单元的电压数据。因此，托盘控制器223将与接收的命令CMD相同的“0x6E”插入数据字段的第一数据段中。随后，托盘控制器223通过为每个电池单元分配两个数据段来将电池单元的电压值依次插入其他数据段中。换言之，单元I的电压值被插入第二数据段和第三数据段(例如，数据I和数据2)中，单元2的电压值被插入第四数据段和第五数据段(例如，数据3和数据4)中。如果在插入所有数据之后数据段仍有剩余，则剩余的数据段可留作备用。
[0116]在当前实施例中，电压值的MSB值被插入首先发送的数据段中，电压值的最低有效位(LSB )值被插入最后发送的数据段中，但是该顺序可以改变。
[0117]图8是根据本发明的另一实施例的在发送数据时的数据结构的示图。图8示出了当发送的数据的量大时在主机310与第一从机320-1之间发送的数据字段。
[0118]与图6和图7—样，主机310通过将命令CMD插入数据字段的一个数据段(例如，数据0)中来发送数据帧。
[0119]第一从机320-1在从主机310接收的数据帧中提取命令CMD，并将主机310请求的数据发送到主机310。这里，根据当前实施例，由于从第一从机320-1发送到主机310的数据的量大，因此不能在一个数据字段中发送所有数据。因此，待发送的数据被划分为多个数据片段，并且通过使用多个数据帧来发送数据片段。
[0120]针对一个数据帧，第一从机320-1将从主机310发送的命令CMD插入数据字段的第一数据段中，并将指示数据的顺序的计数器CNT插入数据字段的第二数据段中。随后，第一从机320-1将数据片段插入剩余数据段中。如此，可通过所述多个数据帧来发送所有数据片段。
[0121]随后，假设主机310是架控制器230，第一从机320-1是托盘控制器223。
[0122]架控制器230在将“0x6F”的命令CMD插入第一数据段中之后将数据帧发送到托盘控制器223。例如，命令CMD可以是用于发送电池单元的温度数据的命令。这里，温度数据在两个数据段中表示。此外，托盘222包括总共8个电池单元。
[0123]托盘控制器223将与接收的命令CMD相同的“0x6F”插入数据字段的第一数据段中，并将指示数据帧的顺序的计数器CNT插入第二数据段中。由于数据正在被插入第一数据帧中，因此“0x01”被插入。随后，单元I至单元3的温度数据被依次插入剩余的6个数据段(例如，数据2至数据7)中以完成第一数据帧帧I的数据字段。以相同的方式产生第二数据帧帧2和第三数据帧帧3。
[0124]托盘控制器223将第一数据帧帧I至第三数据帧帧3依次发送到架控制器230。架控制器230可提取接收的数据以更新关于电池单元的数据。
[0125]同时，由于本发明的实施例是关于数据帧的数据字段的，因此实施例可应用于CAN2.0A (即，标准格式)和CAN2.0B (即，扩展格式)两者。
[0126]图9是示出根据本发明的实施例的通信系统300的数据发送方法的流程图。
[0127]参照图9，在操作S100，主机310将用于发送数据的命令发送到第一从机320-1至第n从机320-n。在操作SlOl，第一从机320-1至第n从机320_n测量数据。在从主机310接收到所述命令时，第一从机320-1至第n从机320-n可测量主机310请求的数据，但是可选择地，第一从机320-1至第n从机320-n可周期性地监视特定数据，并在从主机310接收到所述命令时发送获得的数据。
[0128]在操作S102，为了将数据发送到主机310，第一从机320-1至第n从机320_n确定待发送的数据的量是否大于参考量。例如，在CAN通信中，确定待发送的数据的量是否大于7字节。这里，将I字节分配给命令CMD。
[0129]如果数据的量小于或等于参考量，则在操作S110，第一从机320-1至第n从机320-n将测量到的数据插入一个数据帧的数据字段中，并将数据帧发送到主机310。在操作S111，主机310从第一从机320-1至第n从机320_n接收数据帧。
[0130]可选择地，如果数据的量大于参考量，则在操作S120，第一从机320-1至第n从机320-n将测量到的数据划分为数据片段。每个数据片段的最大尺寸与排除了两个数据段的数据字段的数据段的大小相同。
[0131]第一从机320-1至第n从机320-n通过发送多个数据帧将所有数据发送到主机310。在操作S121，第一从机320-1至第n从机320_n在每个数据帧的数据字段中为命令CMD和计数器CNT中的每一个分配一个数据段。
[0132]在操作S122，第一从机320-1至第n从机320_n将数据片段插入数据字段的在分配命令CMD和计数器CNT之后剩下的剩余数据段中，并将数据帧发送到主机310。在操作S123，第一从机320-1至第n从机320_n确定是否发送了所有数据帧，以确定所有数据是否被发送到了主机310。
[0133]在操作S124，主机310从第一从机320-1至第n从机320_n接收数据帧。在操作S125，主机310确定是否接收到所有数据帧，以接收由第一从机320-1至第n从机320_n测量的所有数据。
[0134]图10是示出根据本发明的实施例的主机310的操作的流程图。
[0135]参照图10，在操作S200，主机310从第一从机320-1至第n从机320_n接收包括数据的数据帧。在操作S201，主机310确定数据帧中包括的数据是否是划分成的多个数据片段中的一个数据片段。
[0136]如果接收的数据是整体数据，则在操作S202，主机310根据相应的命令CMD处理接收的数据。例如，如果架控制器230从托盘控制器223请求电池单元的电压数据，则架控制器230通过使用接收的数据将预存储的电池单元的电压数据更新为新接收的电压数据。
[0137]如果接收的数据是多个数据片段之一，则在操作S203，主机310从接收的数据帧中提取数据字段。在操作S204，主机310根据从数据字段提取的命令CMD和计数器CNT来处理数据片段。例如，如果架控制器230从托盘控制器223请求电池单元的温度数据，则架控制器230通过使用接收的数据将预存储的电池单元的电压数据更新为新接收的电压数据。然而，在使用总线的通信协议中，由于数据冲突而可能丢失数据，或者发生类似的错误。如果数据丢失，则主机310可能不能接收第一从机320-1至第n从机320-n发送的数据帧中的特定数据帧。
[0138]根据本发明的实施例，如果待发送的数据的量大，则第一从机320-1至第n从机320-n将指示数据片段的顺序的计数器CNT与数据片段插入数据字段中。因此，主机310能够根据计数器CNT处理数据片段。
[0139]例如，参照图8，假设架控制器230从托盘控制器223接收第三数据帧帧3而没有接收第二数据帧帧2。由于第三数据帧帧3的数据字段包括指示当前接收的数据帧是第三数据帧帧3的计数器CNT，因此架控制器230确定利用第三数据帧帧3接收的数据片段是所有数据中的第三数据片段。因此，架控制器230将预存储的单元7和单元8的温度数据更新为接收的温度数据。
[0140]随后，在操作S205，主机310确定是否接收了所有数据帧，如果仍然存在待接收的数据帧，则执行操作S200。然而，如果接收了所有数据帧，则结束主机310的操作。
[0141]在传统技术中，主机310可能不能确定数据帧之一是否未被接收，或者从第一从机320-1至第n从机320-n接收的数据帧的顺序是否发生了改变。因此，主机310可能不会正确地处理接收的数据。例如，参照图8，在传统技术中，如果架控制器230接收第三数据帧帧3而没有接收第二数据帧帧2，则架控制器230可能将第三数据帧帧3识别为第二数据帧帧2。因此，尽管接收了单元7和单元8的数据片段，但是主机310将接收的数据片段确定为单元4和单元5的数据。因此，主机310利用单元7和单元8的数据来更新预存储的单元4和单元5的数据，而不更新单元6至单元8的数据。
[0142]然而，根据本发明的实施例，主机310能够确定第二数据帧帧2丢失。因此，当在跳过第二数据帧帧2之后接收第三数据帧帧3时，主机310能够更新单元7和单元8的数据并且跳过单元4至单元6的更新。换言之，根据本发明的实施例，在发送数据的同时防止错误。
[0143]图11是根据本发明的另一实施例的在发送数据时的数据结构的示图。图11示出了当发送的数据的量大时在主机310与第一从机320-1之间发送的数据字段。
[0144]与图6至图8 —样，主机310通过将命令CMD插入数据字段的一个数据段中来发送数据帧。
[0145]第一从机320-1在从主机310接收的数据帧中提取命令CMD，并将主机310请求的数据发送到主机310。这里，根据当前实施例，由于将要从第一从机320-1发送到主机310的数据的量大，因此不能在一个数据字段中发送所有数据。因此，将数据划分为多个数据片段，并且通过使用多个数据帧来发送数据片段。
[0146]此外，根据本实施例，命令CMD和计数器CNT被分配给一个数据段。在图8中描绘的本发明的实施例中，命令CMD和计数器CNT分别被分配给每帧的数据字段的两个数据段。因此，减少了将要插入实际待发送的数据的数据段的数量。然而，在当前实施例中，为不是实际数据的命令CMD和计数器CNT仅分配一个数据段，从而，增加了将要插入实际数据的数据段的数量。[0147]然而，因为如果命令CMD的数量在可由一个数据段表示的数量之上，则计数器CNT不能被插入与命令CMD相同的数据段中，所以命令CMD的数量和数据的量必须满足特定条件，从而为命令CMD和计数器CNT分配一个数据段。因此，命令CMD和计数器CNT的数量必须根据分配给一个数据段的位的数量而满足预定标准。例如，当命令CMD的数量小于或等于64，并且发送所有数据所需的帧的数量小于或等于4时，数据字段可根据当前实施例被配置在CAN通信中。详细地，在一个数据段中，较高的6位可指示命令CMD，较低的2位可指示计数器CNT。
[0148]随后，数据片段被插入剩余的数据段中。如此，数据片段可通过数据帧来发送。
[0149]为了说明的目的，假设主机310是架控制器230，第一从机320-1是托盘控制器223。
[0150]架控制器230将命令CMD “0x7A”插入数据字段的第一数据段中，并将数据帧发送到托盘控制器223。例如，命令CMD可以是用于发送关于电池单元的状态的数据(诸如关于异常电压或温度的数据)的命令。
[0151]托盘控制器223将“0x7B”插入数据字段的第一数据段中，其中，“0x7B”是通过将作为指示第一数据帧帧I的计数器CNT的“0x01”与“0x7A”相加而获得的，并且与接收的命令CMD相同。由于与主机310对应的架控制器230能够确定命令CMD，因此架控制器230能够从接收的数据帧的第一数据段提取计数器CNT。
[0152]随后，从第二数据段开始插入关于电池单元的状态的数据。详细地参照图11，托盘控制器223将电池单元的过电压状态标记(0V Fault)、过电压电池单元的数量(0V#Cell)、电池单元的欠电压状态标记(UV Fault)以及欠电压电池单元的数量(UV#Cell)插入数据字段中，并将数据字段发送到架控制器230。这里，分别为0V#Cell和UV#Cell分配两个数据段。此外，最后的数据段被留作备用区域。
[0153]在发送与第一数据片段对应的与过电压和欠电压相关的第一数据帧帧I之后，托盘控制器223形成用于发送第二数据帧帧2的数据字段。
[0154]与第一数据帧帧I 一样，托盘控制器223将“0x7C”插入数据字段的第一数据段中，其中，“0x7C”是通过将作为指示第二数据帧帧2的计数器CNT的“0x02”与“0x7A”相加而获得的并且与接收的命令CMD相同。
[0155]随后，从第二数据段开始插入关于电池单元的状态的数据。详细地，托盘控制器223将电池单元的过温度状态标记(0T Fault)、过温度电池单元的数量(0T#Cell)、电池单元的欠温度状态标记(UT Fault)以及欠温度电池单元的数量(UT#Cell)作为剩余的数据片段插入数据字段中，并将数据字段发送到架控制器230。这里，分别为0T#Cell和UT#Cell分配两个数据段。
[0156]架控制器230可通过提取接收的数据来更新关于电池单元的数据。
[0157]图12是示出根据本发明的另一实施例的通信系统300的数据发送方法的流程图。
[0158]参照图12，在操作S300，主机310将用于发送数据的命令发送到第一从机320_1至第n从机320-n。在操作S301，第一从机320-1至第n从机320_n测量数据。第一从机320-1至第n从机320-n可在从主机310接收到命令之后测量主机310请求的数据，或者可选择地，第一从机320-1至第n从机320-n可周期性地监视特定数据，并可在从主机310接收到命令时发送存储的数据。[0159]在操作S302，为了将数据发送到主机310，第一从机320-1至第n从机320_n确定待发送的数据的量是否大于参考量。例如，在CAN通信中，确定所述量是否大于7字节。这里，I字节被分配给命令CMD。
[0160]如果所述量小于或等于参考量，则在操作S310，第一从机320-1至第n从机320_n将测量到的数据插入一个数据帧的数据字段中，并将数据帧发送到主机310。在操作S311，主机310从第一从机320-1至第n从机320-n接收数据帧。
[0161]可选择地，如果所述量大于参考量，则在操作S320，第一从机320-1至第n从机320-n将测量到的数据划分为数据片段。随后，在操作S321，确定命令CMD的数量是否高于参考数量。这里，不仅可确定命令CMD的数量，而且可确定需要的数据帧的数量。由于以上参照图11描述了其细节，因此在此将不重复所述细节。
[0162]如果命令CMD的数量高于参考数量，则执行分别与图9的操作S121至S125相同的操作S323至S327。换言之，如果命令CMD和计数器CNT不能被插入一个数据段中，则在操作S323，为命令CMD和计数器CNT中的每一个分配一个数据段。
[0163]可选择地，如果命令CMD的数量小于或等于参考数量，则在操作S322，第一从机320-1至第n从机320-n分配命令CMD和计数器CNT，通过在每个数据帧的数据字段中添加命令CMD和计数器CNT来将所述命令CMD和计数器CNT分配给一个数据段。
[0164]随后，在操作S324至S327，第一从机320-1至第n从机320_n将数据片段插入数据字段的在分配命令CMD和计数器CNT之后剩下的数据段中，并将每个数据帧发送到主机310，直到发送了所有数据帧为止。
[0165]如上所述，根据本发明的实施例，在具有主从结构的通信系统300或电池系统20通过使用总线发送数据的同时，可防止由于数据丢失所导致的错误产生。此外，在使用大容量电池系统20的能量存储系统I中，在将数据从托盘控制器223发送到架控制器230或者从架控制器230发送到系统控制器200的同时，可防止由于数据丢失所导致的错误产生。
[0166]在此示出和描述的【具体实施方式】是本发明的说明性示例，不意图以任何方式另外限制本发明的范围。为了简洁起见，可以不详细地描述系统的传统电子装置、控制系统、软件开发和其他功能方面(以及系统的各个操作组件的组件)。此外，在给出的各个附图中示出的连接线或连接器意在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理或逻辑连接。应注意的是，在实际的装置中可存在许多替代性的或另外的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，除非元件被明确地描述为“必要的”或“关键的”，否则没有项目或组件对本发明的实施来说是必要的。
[0167]在描述本发明的上下文中(尤其在下面的权利要求的上下文中)术语“一种”、“所述”、“该”及相似指示物的使用应被解释为覆盖单数和复数两者。此外，除非在此另外指示，否则在此对数值范围的叙述仅意在用作分别提及落入范围内的每个单独数值的简便方法，并且每个单独数值被并入到说明书中，犹如其在此被单独叙述一样。最后，除非在此另外指示或通过上下文另外明确地矛盾，否则可以以任何合适的顺序执行在此描述的所有方法的步骤。在此提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅意在更好地说明本发明，不对本发明的范围施加限制，除非另外声明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，许多修改和改变对本领域的技术人员而言将是容易清楚的。
【权利要求】
1.一种被配置为连接到发电系统、电网或负载中的至少一个的能量存储系统，所述能量存储系统包括: 电池系统，包括: 系统总线； 系统控制器，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第一系统帧，第一系统帧中的每个包括命令；以及 一个或多个电池架，连接到系统总线，并被配置为在系统总线上发送一个或多个第二系统帧，其中，所述一个或多个电池架中的至少一个包括: 架，用于存储电力；以及 架控制器，用于接收架数据，并用于在系统总线上发送包括架数据的所述一个或多个第二系统帧，第二系统帧中的每个包括命令和至少一部分架数据， 其中，所述一个或多个第二系统帧中的至少一个还包括第二系统帧计数器。
2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，当架数据的大小大于系统帧参考大小时，架数据被划分并被包括在两个或更多个第二系统帧中。
3.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，系统控制器被配置为在系统总线上作为主机进行操作，架控制器被配置为在系统总线上作为从机进行操作。
4.根据权利要求3所述的能量存储系统，其中，系统控制器被配置为通过在系统总线上发送第一系统帧中的至少一个来命令将架数据发送到架控制器。
5.根据权利要求4所述的能量存储系统，其中，架控制器被配置为通过在系统总线上发送第二系统帧中的一个或多个来将架数据发送到系统控制器。
6.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，系统控制器与所述一个或多个电池架中的所述至少一个的架控制器之间的通信协议是控制器局域网协议。
7.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，所述一个或多个电池架中的所述至少一个还包括: 架总线；以及 一个或多个电池托盘，用于存储电力，所述一个或多个电池托盘中的至少一个通过架总线连接到架控制器。
8.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中，所述一个或多个电池托盘中的所述至少一个包括: 托盘，包括用于存储电力的一个或多个电池单元；以及 托盘控制器，用于控制托盘的充电和放电操作，并用于将包括所述一个或多个电池单元的测量到的温度、测量到的电压或测量到的电流中的至少一个的托盘数据发送到架控制器。
9.根据权利要求8所述的能量存储系统，其中，架控制器被配置为在架总线上作为主机进行操作，托盘控制器被配置为在架总线上作为从机进行操作。
10.根据权利要求9所述的能量存储系统，其中，架控制器被配置为在架总线上发送一个或多个第一架帧，托盘控制器被配置为在架总线上发送一个或多个第二架帧。
11.根据权利要求10所述的能量存储系统，其中，架控制器被配置为通过在架总线上发送包括命令的第一架帧 中的至少一个来命令将托盘数据发送到托盘控制器。
12.根据权利要求11所述的能量存储系统，其中，托盘控制器被配置为通过在架总线上发送第二架帧中的一个或多个来将托盘数据发送到架控制器，第二架帧中的每个包括命令和至少一部分托盘数据， 其中，所述一个或多个第二架帧中的至少一个还包括第二架帧计数器。
13.根据权利要求12所述的能量存储系统，其中，当托盘数据的大小大于架帧参考大小时，托盘数据被划分并被包括在两个或更多个第二架帧中。
14.根据权利要求8所述的能量存储系统，其中，架控制器与所述一个或多个电池托盘中的所述至少一个的托盘控制器之间的通信协议是控制器局域网协议。
15.一种电池架，包括: 架，用于存储电力； 架总线；以及 架控制器，连接到架总线，并被配置为在架总线上发送一个或多个命令帧，命令帧中的每一个包括命令， 其中，架包括用于存储电力的一个或多个电池托盘，所述一个或多个电池托盘中的至少一个包括: 托盘，包括用于存储电力的一个或多个电池单元；以及 托盘控制器，连接到架总线，并被配置为将包括托盘数据的一个或多个数据帧发送到架控制器，其中，托盘数据包括所述一个或多个电池单元的测量到的温度、测量到的电压或测量到的电流中的至少一个， 其中，所述数据帧中的至少一个还包括数据帧计数器。
16.根据权利要求15所述的电池架，其中，当托盘数据的大小大于架帧参考大小时，托盘数据被划分并被包括在两个或更多个数据帧中。
17.根据权利要求15所述的电池架，其中，架控制器被配置为在架总线上作为主机进行操作，托盘控制器被配置为在架总线上作为从机进行操作。
18.根据权利要求17所述的电池架，其中，架控制器被配置为通过在架总线上发送包括命令的一个或多个命令帧来命令托盘控制器发送托盘数据。
19.根据权利要求18所述的电池架，其中，托盘控制器被配置为通过在架总线上发送包括命令和托盘数据的一个或多个数据帧来将托盘数据发送到架控制器。
20.一种用于能量存储系统的通信系统，所述通信系统具有主从结构并且包括: 系统总线； 主机，用于在系统总线上发送包括命令的命令帧，并用于执行与包括命令和能量存储系统数据的数据帧相应的处理；以及 多个从机，用于从系统总线接收命令帧，用于执行与命令帧中的命令相应的操作，并用于在系统总线上发送数据帧， 其中，数据帧中的至少一个还包括数据帧计数器。
21.根据权利要求20所述的通信系统，其中，当能量存储系统数据的大小大于参考大小时，能量存储系统数据被划分为数据片段并被分别包括在两个或更多个数据帧中。
22.根据权利要求20所述的通信系统，其中，数据帧中的每个包括多个数据段， 其中，当可用命令的数量不大于参考数量时，命令和数据帧计数器被包括在同一个数据段中，当可用命令的数量大于参考数量时，命令和数据帧计数器被包括在不同的数据段中。
23.根据权利要求20所述的通信系统，其中，主机被配置为基于数据帧计数器在数据帧之间进行区分。
【文档编号】H02J7/34GK103650284SQ201280017666
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年8月8日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】尹韩硕 申请人:三星Sdi株式会社