一种分体式充电桩的通信方法与流程

本发明涉及新能源充电桩，特别是一种分体式充电桩的通信方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车市场的蓬勃发展，充电桩的需求日益增长。为了满足这一需求，充电桩的形式也在不断演变。其中，分体式充电桩作为一种新型的充电设备，相较于传统的一体式充电桩，具有更高的灵活性和可扩展性。一体式充电桩是指所有充电桩的构成单元都集成在一个整体中。而分体式充电桩则采用了一种更为灵活的设计，被称为柔性充电堆。它由分体式直流充电主机和直流充电终端两部分组成。这种设计的优势在于将充电输出与直流功率单元分开，从而使得每个直流功率单元可以配置更多的充电枪。具体而言，充电枪的数量可以根据实际需求增加到6枪、8枪甚至12枪等，从而实现群充的效果。

2、由于分体式充电桩的充电主机与充电终端分开设计，且充电主机与充电终端存在一对多的关系，充电主机与充电终端之间的通信方法与一体式充电桩存在较大差异，需要新的方案。针对分体式充电桩充电主机与充电终端之间的通信方法，现有解决方案：其一为星型网络拓扑，分体式充电桩充电主机与多个充电终端之间使用交换机相连；其二为环形网络拓扑，分体式充电桩充电主机与多个充电终端之间形成单环，运行生成树协议stp或快速生成树协议rstp，避免由于环路造成的广播风暴问题。但是上述两个通信技术方案存在的链路健壮性不足和延迟较长的问题，为此，我们提出一种分体式充电桩的通信方法。

技术实现思路

1、鉴于上述现有的分体式充电桩中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供一种分体式充电桩充电主机与充电终端之间的通信方法，通过冗余链路提升通信健壮性，同时降低链路切换的延时。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：分体式充电桩充电主机与多个充电终端均至少包含两个网口，并通过双网口连接形成单环，用于充电主机与多个充电终端之间的内部通信，其中充电主机作为冗余管理节点，负责监控整个单环的连接情况。充电终端作为冗余转发节点，负责单环内数据的转发。

4、获取冗余管理节点和冗余转发节点的网口信息；

5、根据所述冗余管理节点和冗余转发节点的网口信息，判断所述冗余管理节点或所述冗余转发节点的网口状态，所述网口状态包括转发状态、阻塞状态和丢弃状态；

6、响应对应的所述冗余管理节点和所述冗余转发节点的网口状态，匹配对应的端口，并切换对应的所述冗余管理节点和对应的所述冗余转发节点的网口状态，以完成链路切换后进行相应的报文发送，并缓存记录。

7、其中，所述冗余管理节点的网口包含如下三种状态，如下：

8、转发状态，任何帧都可以通过该端口；

9、阻塞状态，所述冗余管理节点心跳帧可以通过该端口，其余帧都不能通过该端口；

10、丢弃状态，任何帧都不能通过该状态的端口。

11、所述冗余管理节点的两个网口eth0、eth1分为主要端口和备用端口两种身份，端口身份根据端口序号进行分配，序号小的端口eth0为主要端口，序号大的端口eth1为备用端口。主要端口包含转发状态与丢弃状态，备用端口包含转发、阻塞、丢弃三种状态。

12、所述冗余管理节点的两个网口eth0、eth1按时间t1周期性发送心跳报文，并在超时时间t2内判断eth0、eth1是否接收到心跳报文。

13、若eth0和eth1均接收到心跳报文，则表明分体式充电桩充电主机与多个充电终端之间处于闭环状态，充电主机作为冗余管理节点需要主动断开单环，eth0进入转发状态，eth1进入阻塞状态。

14、若eth0或eth1未按时收到心跳报文，则表明分体式充电桩充电主机与多个充电终端之间的链路发生了错误，已处于开环状态。与异常链路直连的端口，包括冗余管理节点或冗余转发节点，将切换为丢弃状态；此外，若异常链路并非与冗余管理节点直连的链路，充电主机作为冗余管理节点需要将原本在阻塞状态的端口切换为转发状态。

15、优选地，所述心跳报文发送周期t1为几十毫秒到百毫秒级，发送周期较短，心跳报文将在数据链路层构建，不经过tcp/ip协议栈；心跳报文可使用通用的数据链路层协议报文，例如goose协议，或使用自定义据链路层协议报文。

16、当所述冗余管理节点eth0和eth1均处于转发状态时，冗余管理节点记录接收到冗余转发节点报文的端口，此端口将用于冗余管理节点发送报文至相应的冗余转发节点。

17、当所述冗余管理节点eth0和eth1均处于转发状态时，若冗余管理节点需要发送报文至指定冗余转发节点时，按相应冗余转发节点记录的端口发送相关报文，若无回应，则尝试从冗余管理节点另一端口发送报文；当收到响应报文时，对应端口存入冗余管理节点记录中。

18、当所述冗余管理节点eth0和eth1均处于转发状态时，冗余管理节点接收到冗余转发节点报文的端口在eth0和eth1之间出现切换时，则表明原本导致开环状态的链路错误已经恢复，冗余管理节点无需等待下一个心跳报文，即可将备用端口eth1设置为阻塞状态。

19、所述冗余转发节点的两个网口包含转发状态与丢弃状态，状态定义与所述冗余管理节点的相关定义一致。

20、所述冗余转发节点发送报文至冗余管理节点时，报文将被冗余转发节点复制为两份，分别尝试从两个网口发出；若网口处于转发状态，则可成功发送，反之，若网口处于丢弃状态，则报文丢弃，发送失败。

21、所述冗余转发节点接收到发送至自己的单播报文时，相应报文将由接收端口转发至本冗余转发节点的处理器进行处理；若接收到发送至其余节点的单播报文时，相应报文将由接收端口转发至本冗余转发节点的另一端口进行转发。

22、所述冗余转发节点接收到广播或组播报文时，相应报文将由接收端口转发至本冗余转发节点的处理器进行处理；同时，由接收端口转发至本冗余转发节点的另一端口进行转发。

23、在链路未发生错误的闭环状态下，冗余转发节点发送至冗余管理节点的报文将在冗余管理节点eth1端口被丢弃；当链路发生错误时，链路处于开环状态下，冗余转发节点发送至冗余管理节点的报文将在发生错误的相应端口被丢弃。

24、优选地，所述冗余转发节点支持在掉电时，仍可进行两个网口之间的报文转发。

25、优选地，所述冗余转发节点可在检测到链路错误后，主动发送链路状态报文至所述冗余管理节点，冗余管理节点接收到链路错误的状态报文后，无需等待心跳报文超时即可立即将阻塞端口切换为转发状态。

26、本发明的有益效果：本发明使用冗余链路连接充电主机与充电终端，当某条链路出现故障时，仍可保持充电主机与充电终端之间的通信。

27、同时本发明采用的技术方案相比现有stp或rstp方案，链路切换时间更短。rstp协议进行链路切换时，由检测到故障的设备通报端口状态，网络中各设备的端口需要进行相应状态迁移，进而完成链路切换。本方案链路切换由充电主机负责，无需依赖链路中各设备的上报或状态迁移，最大链路切换时间由心跳超时时间决定，可设置为小于rstp协议最小链路切换时间的阈值。

28、此外本发明采用的技术方案相比其余冗余协议的方案，实现简单，充电终端无需支持额外冗余协议，充电主机仅需要额外支持一条心跳报文，即可实现链路冗余。