一种储能系统及控制方法与流程

1.本技术涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能系统及控制方法。


背景技术：

2.目前储能系统的集成度越来越高，储能系统包括多个电池簇(rack)，每个电池簇包括多个电池包(pack)，每个电池包包括多个电芯，目前单个电池包的容量和电芯数相对以前有增大的趋势。
3.目前，一个电池簇对应一个开关盒，一个开关盒利用一个cmu来控制，cmu位于电路板，即一个rack对应一个cmu，而cmu的控制器称为mcu。
4.开关盒集成度也越来越高，现有开关盒需要兼容几路rack的控制、采集、通讯等功能，一个开关盒对应的几路rack的功能与之前单rack的开关盒一致，各个rack之间互不干扰；因此，为了减少电路板的数量，将之前几个cmu电路板合为一个cmu电路板。
5.目前一个电路板集成几个rack的cmu，但每个cmu又相对独立，每个cmu配一个实时时钟(rtc，real time clock)芯片及外围电路，各个rtc之间相互独立，互不干扰。每个rtc用于为cmu的mcu进行校时。参见图1，该图为现有技术中各个mcu对应独立的rtc的示意图。
6.其中，以一个电路板100包括三个mcu为例，分别为mcu1、mcu2和mcu3，mcu1对应rtc1，mcu2对应rtc2，mcu3对应rtc3。每个mcu的scl与sda与对应rtc的scl与sda分别连接。
7.由于外部rtc需要掉电保存时钟时间，所以每个rtc都配有一个纽扣电池，纽扣电池保证在电路板掉电时rtc可以继续计时；例如一个电路板包括三个rtc时，电路板包括3个纽扣电池，纽扣电池体积较大，占用了电路板的空间。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种储能系统及控制方法，能够精简rtc的数量，节省电路板的空间。
9.为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：
10.本本技术提供一种储能系统，包括集成在一个电路板的多个控制器，每个控制器对应一个电池簇，还包括：一个实时时钟rtc；所述多个控制器共用所述一个rtc；
11.所述多个控制器中每个控制器均与所述rtc通信连接；
12.所述多个控制器中每个控制器的通用型输入输出(gpio，general-purpose input/output)口连接在一起；所述多个控制器中每个控制器用于通过读取各自gpio口的电平状态来获取所述rtc的状态，及通过设置各自的gpio口的电平状态来表明占用或释放所述rtc的控制权。
13.优选地，所述多个控制器中第一控制器具体用于读取所述第一控制器的gpio口的电平为第一电平状态时，设置所述第一控制器的gpio口的电平状态为第二电平状态，以表明占用所述rtc的控制权；所述第一控制器为所述多个控制器中的任意一个控制器；所述第一电平状态和所述第二电平状态为互补的两种电平状态；
14.所述多个控制器中其余控制器，用于读取各自gpio口的电平状态为第二电平状态，来获知所述rtc的状态为控制权被占用。
15.优选地，所述第一控制器还用于在读取所述第一控制器的gpio口的电平为第二电平状态时，等待预设时间段继续读取所述第一控制器的gpio口的电平状态，当所述第一控制器的gpio口的第二电平状态持续时间超过第一设定时间段时，报警所述rtc设置故障。
16.优选地，所述第一控制器，还用于通过改变第一控制器的gpio口的电平来表明释放所述rtc的控制权。
17.优选地，所述多个控制器中的第一控制器，还用于在收到校时指令时，根据校时指令携带的时间设定值校准所述第一控制器的时间，且读取所述第一控制器的gpio的电平状态，当所述第一控制器的gpio的电平状态为第一电平状态时获得所述rtc的控制权，根据所述时间设定值校准所述rtc的时间；所述第一控制器为所述多个控制器中的任意一个控制器。
18.优选地，所述第一控制器，还用于读取所述第一控制器的gpio的电平状态为第二电平状态且持续时间超过第二设定时间段时，报警所述rtc设置故障。
19.优选地，所述第一控制器还用于在根据所述时间设定值校准所述rtc的时间之后，发出设置rtc时间成功的消息，并改变所述第一控制器的gpio口的电平状态以表明释放所述rtc的控制权。
20.优选地，所述多个控制器中第一控制器还用于周期性核对所述第一控制器的时间与所述rtc的时间，当所述第一控制器的时间与所述rtc的时间之差大于预设时间阈值时，利用所述rtc的时间校对所述第一控制器的时间。
21.本技术提供一种储能系统的控制方法，储能系统包括：集成在一个电路板的多个控制器，每个控制器对应一个电池簇，还包括：一个实时时钟rtc；所述多个控制器共用所述一个rtc；所述多个控制器中每个控制器均与所述rtc通信连接；所述多个控制器中每个控制器的通用型输入输出gpio口连接在一起；
22.该控制方法包括：
23.读取自身gpio口的电平状态；
24.当判断自身gpio口的电平状态为第一电平状态时，将自身gpio口的电平状态调整为第二电平状态以表明占用所述rtc的控制权；所述第一电平状态和所述第二电平状态为互补的两种电平状态；
25.当判断自身gpio口的电平状态为第二电平状态时，所述rtc的控制权被占用。
26.优选地，还包括：
27.读取所述第一控制器的gpio口的电平为第二电平状态时，等待预设时间段继续读取所述第一控制器的gpio口的电平状态，当所述第一控制器的gpio口的第二电平状态持续时间超过第一设定时间段时，所述第一控制器报警所述rtc设置故障；所述第一控制器为所述多个控制器中的任意一个控制器。
28.优选地，还包括：
29.第一控制器在收到校时指令时，根据校时指令携带的时间设定值校准所述第一控制器的时间，且读取所述第一控制器的gpio的电平状态，当所述第一控制器的gpio的电平状态为第一电平状态时获得所述rtc的控制权，根据所述时间设定值校准所述rtc的时间；
所述第一控制器为所述多个控制器中的任意一个控制器。
30.优选地，还包括：
31.读取所述第一控制器的gpio的电平状态为第二电平状态且持续时间超过第二设定时间段时，发出设置rtc时间失败的信息；所述第一控制器为所述多个控制器中的任意一个控制器。
32.优选地，还包括：周期性核对所述第一控制器的时间与所述rtc的时间，当所述第一控制器的时间与所述rtc的时间之差大于预设时间阈值时，利用所述rtc的时间校对所述第一控制器的时间。
33.通过上述技术方案可知，本技术具有以下有益效果：
34.本技术提供的储能系统，包括集成在一个电路板的多个控制器，每个控制器对应一个电池簇，还包括：一个实时时钟rtc；多个控制器共用所述一个rtc；多个控制器中每个控制器均与rtc通信连接；多个控制器中每个控制器的通用型输入输出gpio口连接在一起。将多个电池簇对应的cmu集成在一个电路板上，从而提高集成度，进而多个cmu对应的mcu也集成在一个电路板上，一个电路板上的多个mcu共用同一个rtc，进而可以减少rtc的数量以及外围电路器件，可以减少故障风险点，减少硬件电路的成本和整个电路板的尺寸。另外，在生产调试仅需要为一个rtc进行时间校准即可，节约生产成本。而且本技术实施例中所有mcu只要提供一个gpio口即可，通过gpio口的状态就可以与其他mcu共享一个rtc资源，简单易行。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为现有技术中各个mcu对应独立的rtc的示意图；
37.图2为本技术实施例提供的一种多个mcu共用rtc的示意图；
38.图3为本技术实施例提供的另一种多个mcu共用rtc的示意图；
39.图4为本技术实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图；
40.图5为本技术实施例提供的又一种储能系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
41.为了帮助更好地理解本技术实施例提供的方案，在介绍本技术实施例提供的方法之前，先介绍本技术实施例方案的应用的场景。
42.系统实施例
43.本实施例提供的储能系统，包括集成在一个电路板的多个控制器，每个控制器对应一个电池簇，还包括：一个实时时钟rtc；多个控制器共用一个rtc；
44.多个控制器中每个控制器均与所述rtc通信连接，本技术实施例不具体限定连接方式，例如当每个控制器与rtc均通过串口通信时，rtc的串口连接每个控制器的串口，例如当串口为i2c时，多个控制器中每个控制器的sda连接rtc的sda，多个控制器中每个控制器
的scl连接rtc的scl；其中，scl和sda是i2c总线的信号线，sda是双向数据线，scl是控制线。
45.多个控制器中每个控制器的通用型输入输出(gpio，general-purpose input/output)口连接在一起。
46.多个控制器中每个控制器通过各自的gpio口的电平状态来获取rtc的状态，及表明占用或释放所述rtc的控制权。
47.本技术实施例提供的储能系统，一个电路板上多个控制器可以共用同一个rtc，进而可以节省同一个电路板上的rtc的数量，由于rtc都包括纽扣电池，当rtc数量减少时，纽扣电池的数量也可以减少，进而可以节省电路板的空间。
48.下面以一个电路板包括三个mcu为例进行介绍，第一mcu101、第二mcu102和第三mcu103，如图2所示，第一mcu1的scl和sda分别与rtc104的scl和sda连接，同理，第二mcu2的scl和sda分别与rtc104的scl和sda连接，第三mcu3的scl和sda分别与rtc104的scl和sda连接。
49.为了多个mcu共用同一个rtc时，同时只有一个mcu控制rtc，多个mcu的gpio口连接在一起，各个mcu通过读取gpio口的电平状态来查询rtc的状态，以及通过向gpio口写操作，设置gpio口的电平状态来表明占用rtc的控制权。
50.三个mcu互不干扰，三个mcu不能同时对gpio口进行写操作，即不能同时多个mcu对gpio口进行写操作，只能其中一个mcu对gpio口进行写操作。例如，mcu读取自身gpio口的电平状态，如果为低电平，则mcu可以设置自身gpio口的电平为高电平，mcu的gpio口的电平状态为高电平时表明该mcu占用了rtc的控制权。当mcu释放rtc的控制权时，可以拉低gpio口的电平，即设置为低电平，以告知其他mcu rtc的控制权已被释放，其它mcu可以获取rtc的控制权。例如第一mcu101获得rtc104的控制权，此时gpio口的电平状态为高电平，当第二mcu102或第三mcu103需要获得rtc的控制权时，读取gpio口的电平为高电平，表明当前rtc的控制权被占用无法获得rtc的控制权，从而实现同时只有一个mcu获得rtc的控制权。
51.多个mcu共用一个rtc芯片，此方案中mcu之间不需要增加通讯机制，仅需要通过一个gpio口的状态来查询rtc的状态和表明是否占用rtc的控制权，该技术方案的电路简单，控制逻辑也相对简单。
52.本技术实施例不具体限定一个电路板包括的mcu的数量，一个mcu对应一个电池簇，一个电路板集成的mcu数量越多，则对应的电池簇越多。图2所示的为一个电路板包括三个mcu，另外，一个电路板还可以包括更多数量的mcu，例如四个，或五个等。另外，一个电路板还可以包括两个mcu，下面结合附图介绍一个电路板包括两个mcu的情况。
53.参见图3，该图为本技术实施例提供的另一种多个mcu共用rtc的示意图。
54.图3与图2的区别是，图2中一个电路板包括三个mcu，图3中一个电路板包括两个mcu。
55.图3中可以看出，两个mcu分别为第一mcu101和第二mcu102，第一mcu1的scl和sda分别与rtc104的scl和sda连接，同理，第二mcu2的scl和sda分别与rtc104的scl和sda连接。
56.下面以gpio口的电平状态为第一电平状态时，rtc的控制权自由，mcu可以获得rtc的控制权；当gpio口的电平状态为第二电平状态时，rtc的控制权被占用，第一电平状态和第二电平状态为互补的两种电平状态。为了便于理解和方便描述，以下实施例中以第一电平状态为低电平状态，第二电平状态为高电平状态为例进行介绍。本技术实施例不具体限
定第一电平状态和第二电平状态的具体实现方式，只要两个电平状态互补即可，即一个为高电平，另一个为低电平状态。
57.例如，多个控制器中第一控制器需要获得rtc的控制权时，具体用于读取第一控制器的gpio口的电平为第一电平状态时，设置第一控制器的gpio口的电平状态为第二电平状态，以表明占用rtc的控制权；第一控制器为多个控制器中的任意一个控制器。多个控制器中其余控制器，用于读取各自gpio口的电平状态为第二电平状态，来获知rtc的状态为控制权被占用。由于各个mcu的gpio口均连接在一起，因此，各个mcu的gpio口的电平状态是相同的。如果有mcu使用rtc便会拉高gpio口的电平，其他mcu查询gpio口的电平为高时，则表示rtc被暂时占用，需要延时直到gpio口的电平为低时才能获得rtc的控制权。
58.第一控制器还用于在读取第一控制器的gpio口的电平为第二电平状态(高)时，等待预设时间段继续读取第一控制器的gpio口的电平状态，当第一控制器的gpio口的第二电平状态(高电平)持续时间超过第一设定时间段时，报警rtc设置故障，即gpio口一直处于高电平状态，rtc的控制权没有被释放，第一控制器无法获得rtc的控制权。
59.第一控制器，还用于通过改变(拉低)第一控制器的gpio口的电平来表明释放rtc的控制权。应该理解，本技术实施例中的改变是指改变电平的状态，即改为与目前电平状态互补的电平状态，例如，目前是高电平，则改变为低电平。目前为低电平，则改变为高电平。拉低是指将高电平拉为低电平，拉高是指将低电平拉为高电平。
60.各个控制器除了获取rtc的控制权以及释放rtc的控制权以外，各个mcu还可以接收上一级控制器下发的校时指令，根据校时指令中的时间设定值来设置rtc的时间，应该理解，可能多个mcu同时收到校时指令，但是仅一个mcu获得rtc的控制权，则由获得rtc控制权的mcu来对rtc校时，一般首先根据校时指令先校准mcu的时间，再校准rtc的时间。具体地，多个控制器中的第一控制器，还用于在收到校时指令时，根据校时指令携带的时间设定值校准第一控制器的时间，且读取第一控制器的gpio的电平状态，当第一控制器的gpio的电平状态为低时获得rtc的控制权，根据时间设定值校准rtc的时间；第一控制器为多个控制器中的任意一个控制器。
61.当mcu根据校时指令成功设置rtc的时间后，可以反馈设置rtc时间成功的消息。第一控制器还用于在根据时间设定值校准rtc的时间之后，发出设置rtc时间成功的消息，并拉低第一控制器的gpio口的电平状态表明释放rtc的控制权。
62.当第一控制器获得rtc的控制权失败时，需要发出报警信息，具体地，第一控制器，还用于读取第一控制器的gpio的电平状态为高且高电平持续时间超过第二设定时间段时，发出设置rtc时间失败的信息。正常情况下，每个mcu获得rtc的控制权后，在一定时间内就会释放控制权，如果rtc的控制权长期被占用，无法获得rtc的控制权，说明出现问题，其中第二设定时间段就是超过正常控制权占用时间的时间段，超过第二设定时间段还无法获得rtc的控制权，说明rtc的控制权获取失败。
63.每个mcu还用于定期核对自身的时间与rtc时间，具体地，多个控制器中第一控制器还用于周期性核对第一控制器的时间与rtc的时间，当第一控制器的时间与rtc的时间之差大于预设时间阈值时，利用rtc的时间校对第一控制器的时间。例如，核对时间的周期可以根据需要来设置，例如周期设置为五分钟，每五分钟核对一次时间。
64.由于mcu掉电后，mcu内部的rtc会恢复默认值，因此，需要mcu上电时给mcu内部的
rtc校时，所以mcu会在上电时通过外部rtc芯片给mcu内部的rtc进行对时。mcu跟外部rtc芯片的通讯频率比较低，一般是间隔一段时间才通信校时一次，或者修改时间时才通讯一次。
65.本技术实施例提供的储能系统，将多个电池簇对应的cmu集成在一个电路板上，从而提高集成度，进而多个cmu对应的mcu也集成在一个电路板上，一个电路板上的多个mcu共用同一个rtc，进而可以减少rtc的数量以及外围电路器件，可以减少故障风险点，减少硬件电路的成本和整个电路板的尺寸。另外，在生产调试仅需要为一个rtc进行时间校准即可，节约生产成本。而且本技术实施例中所有mcu只要提供一个gpio口即可，通过gpio口的状态就可以与其他mcu共享一个rtc资源，简单易行。
66.方法实施例
67.基于以上实施例提供的一种储能系统，本技术实施例还提供一种储能系统的控制方法，下面结合附图进行详细阐述。
68.参见图4，该图为本技术实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图。
69.本实施例提供的储能系统的控制方法，储能系统包括：集成在一个电路板的多个控制器，每个控制器对应一个电池簇，还包括：一个实时时钟rtc；多个控制器共用一个rtc；多个控制器中每个控制器均与所述rtc通信连接，当均为串口通信i2c时，例如多个控制器中每个控制器的sda连接rtc的sda，多个控制器中每个控制器的scl连接rtc的scl；多个控制器中每个控制器的通用型输入输出gpio口连接在一起；
70.该控制方法包括：
71.s401：读取自身gpio口的电平状态；
72.应该理解，本技术实施例提供的方法适用于多个控制器中的每个控制器，每个控制器在获取rtc的控制权时，均需要读取gpio口的状态。
73.s402：当判断自身gpio口的电平状态为第一电平状态时，获得rtc的控制权，将自身gpio口的电平状态调整为第二电平状态以表明占用rtc的控制权；第一电平状态和第二电平状态为互补的两种电平状态；
74.s403：当判断自身gpio口的电平状态为第二电平状态时，rtc的控制权被占用。
75.需要说明的是，s402和s403之间没有先后顺序，仅是mcu读取gpio口两个不同状态的分支。
76.本技术实施例提供的储能系统的控制方法，各个控制器通过读取gpio口的电平状态来获得rtc的状态以及表明占用rtc的控制权，当获得rtc的控制权后，完成工作后可以通过设置gpio口的电平状态来表明释放rtc的控制权。本技术实施例中所有mcu只要提供一个gpio口即可，通过gpio口的状态就可以与其他mcu共享一个rtc资源，时间校准过程简单易行。由于一个电路板上的多个mcu共用同一个rtc，进而可以减少rtc的数量以及外围电路器件，可以减少故障风险点，减少硬件电路的成本和整个电路板的尺寸。另外，在生产调试仅需要为一个rtc进行时间校准即可，节约生产成本。
77.本技术实施例提供的控制方法，除了获得rtc的控制权以后，还可以根据上一级控制器的校时指令对rtc进行校时，还可以在获取rtc控制权失败后进行报警，还可以周期性对比mcu的时间与rtc的时间等，下面结合附图进行详细介绍。
78.参见图5，该图为本技术实施例提供的又一种储能系统的控制方法的流程图。
79.第一电平状态为低电平状态，第二电平状态为高电平状态；本实施例提供的控制
方法，还包括：
80.读取第一控制器的gpio口的电平为高时，等待预设时间段继续读取第一控制器的gpio口的电平状态，当第一控制器的gpio口的高电平持续时间超过第一设定时间段时，第一控制器报警rtc故障；第一控制器为多个控制器中的任意一个控制器。
81.第一控制器在收到校时指令时，根据校时指令携带的时间设定值校准第一控制器的时间，且读取第一控制器的gpio的电平状态，当第一控制器的gpio的电平状态为低时获得rtc的控制权，根据时间设定值校准rtc的时间；第一控制器为多个控制器中的任意一个控制器。
82.本实施例提供的控制方法，还包括：
83.读取第一控制器的gpio的电平状态为高且高电平持续时间超过第二设定时间段时，发出设置rtc时间失败的信息；第一控制器为多个控制器中的任意一个控制器。
84.s501：上电初始化与rtc通信的i2c硬件接口，即各个mcu初始化与rtc的sda和scl的接口；
85.s502：读取gpio口的状态是否为低且无超时，如果gpio口的状态为低且无超时，则执行s503；如果gpio口的状态为高电平，则延时预设时间后继续执行s502；预设时间可以根据实际需要来设置，例如可以设置为10ms。是否超时可以根据设置的第二设定时间段来判断，第二设定时间段为预设时间的几倍，例如可以设置为30ms，即第二设定时间段为预设时间的3倍，当循环三次判断gpio口均为高电平时，则说明无法获得rtc的控制权，则进行故障报警。另外，当mcu与rtc通信异常时，也进行故障报警。
86.s503：拉高gpio口的电平，与rtc进行通信，根据rtc的时间校准自身时间。
87.s504：拉低gpio口的电平，释放rtc的控制权。
88.s505：是否收到校时指令，如果是，则执行s506；反之执行s509；
89.s506：根据校时指令中的时间设定值校准自身时间。
90.s507：读取gpio口的电平为低时，拉高gpio口的电平，根据时间设定值设置rtc的时间，发出设置rtc时间成功的消息。
91.s508：拉低gpio口的电平，释放rtc控制权。
92.s509：校时时间间隔是否满足，如果是，执行s510；例如校时时间间隔为5分钟。另外也可以根据实际需要设置其他数值。
93.s510：根据rtc的时间更新mcu的时间，即定期根据rtc的时间来更新mcu的时间。
94.具体地，多个控制器中第一控制器还用于周期性核对第一控制器的时间与rtc的时间，当第一控制器的时间与rtc的时间之差大于预设时间阈值时，利用rtc的时间校对第一控制器的时间。
95.还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
96.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一
般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。