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
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。
技术实现要素：
本发明解决了现有方案断线故障时数据严重丢失、电能损耗快和缺少通信线检测的问题，提出了一种用于电能系统的新型链环式通信系统，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。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，参考图8，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。
相邻子控单元之间、母控单元与相邻的子控单元之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能。
作为优选，当所述子电能单元为电池，其对应电能系统ecs为电池管理系统bms，当所述子电能单元为超级电容，其对应电能系统ecs为超级电容管理系统scms。
作为优选，所述母控单元mcu，包括主控芯片、信息转换接口模块a、信息转换接口模块b、隔离通信接口a、隔离通信接口b、其他功能模块以及低压供电模块，
所述低压供电模块与主控芯片、信息转换接口模块a、信息转换接口模块b、其他功能模块供电连接，主控芯片与信息转换接口模块a和信息转换接口模块b信号连接，主控芯片与其他功能模块控制连接，信息转换接口模块a与隔离通信接口a信号连接，信息转换接口模块b与隔离通信接口b信号连接。
作为优选，所述子控单元由微控单元、采集通道、低功耗电源模块lpm、异常诊断模块、子隔离通信接口a、子隔离通信接口b、隔离信息传输模块c构成，微控单元通过低功耗电源模块lpm与对应的子电能平台供电连接，微控单元分别与子隔离通信接口a、子隔离通信接口b信号连接，微控单元接有多路采集通道，采集通道采集端接于串联的相邻的子电能单元之间，采集通道接收端和采集端并接于异常诊断模块，微控单元与异常诊断模块信号连接，隔离信息传输模块c的输出端与异常诊断模块信号连接，子隔离通信接口a的接收端j和子隔离通信接口b的接收端i与隔离信息传输模块c信号连接。
作为优选，所述微控单元由多路选择器、过压比较器、欠压比较器、adc单元、存储单元、串口收发器构成，多路采集通道接入多路选择器，多路选择器输出端分别接于过压比较器输入端、欠压比较器输入端和adc单元输入端，过压比较器的输出端、欠压比较器的输出端和adc单元的输出端接于存储单元，存储单元与串口收发器信号连接，存储单元与多路选择器信号连接，串口收发器与子隔离通信接口a、子隔离通信接口b连接。
作为优选，所述子控单元sbu1的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a1和子隔离通信接口b1，子控单元sbu2的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a2和子隔离通信接口b2，依次类推，子控单元sbum的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm；所述母控单元mcu的子隔离通信接口b与子控单元sbu1的子隔离通信接口a1信号连接，母控单元mcu的子隔离通信接口a与子控单元sbum的子隔离通信接口bm信号连接，子控单元sbu1的子隔离通信接口b1与子控单元sbu2的子隔离通信接口a2连接，子控单元sbu2的子隔离通信接口a2与子控单元sbu3的子隔离通信接口b3连接，以此类推，子控单元sbu（m-1）的子隔离通信接口b（m-1）与子控单元sbum的子隔离通信接口am连接。
作为优选，所述子控单元中其对应的子隔离通信接口a和子隔离通信接口b与微控单元间分别通过双向双通道串口通信线进行信息交互，所述母控单元中其对应的隔离通信接口a和隔离通信接口b与主控芯片间分别通过双向单通道串口通信线进行信息交互。
作为优选，每一个子控单元的工作电流由子电能单元提供，每一个子控单元的工作电压由低功耗电源模块lpm提供。
作为优选，所述低功耗电源模块lpm输入端供电正连接对应子电能平台的正极即所述cn的正极，所述低功耗电源模块lpm输入端供电负连接对应子电能平台的负极即所述c1的负极，所述低功耗电源模块lpm输出端正极连接对应微控单元的供电正，所述低功耗电源模块lpm输出端负极连接对应微控单元的供电负。
所述低功耗电源模块lpm将子电能平台的高电压信号转换成微控单元所需要低电压信号并提供所需电流，所述低功耗电源模块lpm和所述微控单元在工作时具有低功耗的特性，所消耗子电能平台的电能少，同时所述低功耗电源模块lpm具有唤醒功能，经由所述微控单元脉冲控制唤醒，当主控单元与子控单元通信时，第一帧指令唤醒子控单元，所述微控单元输出周期性的方波信号控制lpm周期性唤醒工作。所述lpm输出端口通过大容量储能电容储能，在方波信号处于无效状态时，消耗大容量储能电容的电，保证微控单元持续工作，同时降低来自子电能单元的耗电量，由此减少电能损耗，运行成本降低。
作为优选，所述异常诊断模块内部分通信诊断单元和采样诊断单元两部分，所述异常诊断模块的通信诊断单元分别连接子隔离通信接口a、子隔离通信接口b、隔离信息传输模块c的输入端和输出端，所述异常诊断模块的采集诊断单元分别连接采集通道的采集端和接收端。
当其中任意子控单元通信节点出现断路故障时，本发明还可以实现从断点通信线两端的子控模块为返回点的顺时针串联通信和逆时针串联通信，将此通信方式定义为“反射通信”，也能实现通信，因此通讯安全可靠。
本发明有以下有益效果，相邻子控单元之间、母控单元与相邻的子控单元之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能；每一个子控单元的工作电流由子电能单元提供，每一个子控单元的工作电压由低功耗电源模块lpm提供，减少电能损耗，运行成本降低；反射通信，当其中任意子控单元通信节点出现断路故障时，也能实现通信，因此通讯安全可靠。
附图说明
图1是现有技术并联级联通信链接方式示意图。
图2是现有技术串联级联通信链接方式示意图。
图3是实施例中方波控制信号图。
图4是实施例中lpm模块外围拓扑。
图5是实施例中顺时针环型串联通信示意图。
图6是实施例中逆时针环型串联通信示意图。
图7是实施例中反射通信的示意图。
图8是实施例中电池管理系统的架构图。
图9是实施例中微控单元框架图。
图10是实施例中采集通道与子电能平台的连接关系图。
其中，1、子电能平台2、母控单元mcu3、子控单元4、主控芯片5、信息转换接口模块a6、信息转换接口模块b7、隔离通信接口a8、隔离通信接口b9、其他功能模块10、微控单元11、采集通道12、低功耗电源模块lpm13、异常诊断模块14、子隔离通信接口a15、子隔离通信接口b16、隔离信息传输模块c17、多路选择器18、过压比较器19、欠压比较器20、adc单元21、存储单元22、串口收发器23、子电能单元24、低压供电模块。
具体实施方式
实施例：
本实施例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1，子电能平台1由固定数量的子电能单元串联而成，用cn表示每个子电能单元，n=1,2，…，18，此处举例数字18表示子电能平台1中子电能单元的数量，并不代表实际项目中的个数；
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mcu2和与子电能平台1供电连接的子控单元3，子控单元3采用一体链环双向双通道通信架构，定义第一个子控单元3为sbu1，定义第二个子控单元3为sbu2，依此类推，定义最后一个子控单元3为sbum，m=1,2，…，18，此处举例数字18表示子电能平台1的数量，并不代表实际项目中的数量，同时m也对应子控单元3的数量，相邻的子控单元3信号连接，首尾的子控单元3与母控单元mcu2信号连接。
相邻子控单元3之间、母控单元与相邻的子控单元3之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能。
当子电能单元为电池，其对应电能系统ecs为电池管理系统bms，当子电能单元为超级电容，其对应电能系统ecs为超级电容管理系统scms。
母控单元mcu2，用于控制子控单元3的启动、信息收集、信息传输、异常诊断告警、休眠、停机，包括主控芯片4、信息转换接口模块a5、信息转换接口模块b6、隔离通信接口a7、隔离通信接口b、其他功能模块9以及低压供电模块24，信息转换接口模块a5与信息转换接口模块b6内部构成相同，隔离通信接口a7与隔离通信接口b内部构成相同；低压供电模块24与主控芯片4、信息转换接口模块a5、信息转换接口模块b6、其他功能模块9供电连接，主控芯片4与信息转换接口模块a5和信息转换接口模块b6信号连接，主控芯片4与其他功能模块9控制连接，信息转换接口模块a5与隔离通信接口a7信号连接，信息转换接口模块b6与隔离通信接口b信号连接。
子控单元3由微控单元10、采集通道11、低功耗电源模块lpm12、异常诊断模块13、子隔离通信接口a14、子隔离通信接口b15、隔离信息传输模块c构成，微控单元10通过低功耗电源模块lpm12与对应的子电能平台1供电连接，微控单元10分别与子隔离通信接口am、子隔离通信接口bm信号连接，微控单元10接有多路采集通道11，采集通道11采集端接于串联的相邻的子电能单元之间，采集通道11接收端和采集端并接于异常诊断模块13，微控单元10与异常诊断模块13信号连接，隔离信息传输模块c的输出端与异常诊断模块13信号连接，子隔离通信接口a14的接收端j和子隔离通信接口b15的接收端i与隔离信息传输模块c信号连接。
微控单元10由多路选择器17、过压比较器18、欠压比较器19、adc单元20、存储单元21、串口收发器22构成，多路采集通道11接入多路选择器17，多路选择器17输出端分别接于过压比较器18输入端、欠压比较器19输入端和adc单元20输入端，过压比较器18的输出端、欠压比较器19的输出端和adc单元20的输出端接于存储单元21，存储单元21与串口收发器22信号连接，存储单元21与多路选择器17信号连接，串口收发器22与子隔离通信接口a14、子隔离通信接口b15连接。微控单元10由多路选择器17、过欠压比较器19、adc单元20、存储单元21、串口收发器22构成，集成了信息采集功能、子电能单元过欠压诊断功能，
信息采集功能主要采集各子电能平台1中子电能单元的信息，包括电压信号和温度信号，采集通道11的个数与子电能平台1中子电能单元的个数相同。
子控单元sbu1的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a141和子隔离通信接口b151，子控单元sbu2的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a142和子隔离通信接口b152，依次类推，子控单元sbum的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm；母控单元mcu2的子隔离通信接口b15与子控单元sbu1的子隔离通信接口a141信号连接，母控单元mcu2的子隔离通信接口a14与子控单元sbum的子隔离通信接口bm信号连接，子控单元sbu1的子隔离通信接口b151与子控单元sbu2的子隔离通信接口a142连接，子控单元sbu2的子隔离通信接口a142与子控单元sbu3的子隔离通信接口b153连接，以此类推，子控单元sbu（m-1）的子隔离通信接口b15（m-1）与子控单元sbum的子隔离通信接口am连接。
子控单元3中其对应的子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15与微控单元10间分别通过双向双通道串口通信线进行信息交互，母控单元中其对应的隔离通信接口a7和隔离通信接口b与主控芯片4间分别通过双向单通道串口通信线进行信息交互。
每一个子控单元3的工作电流由子电能单元提供，每一个子控单元3的工作电压由低功耗电源模块lpm12提供。
低功耗电源模块lpm12输入端供电正连接对应子电能平台1的正极即cn的正极，低功耗电源模块lpm12输入端供电负连接对应子电能平台1的负极即c1的负极，低功耗电源模块lpm12输出端正极连接对应微控单元10的供电正，低功耗电源模块lpm12输出端负极连接对应微控单元10的供电负。
低功耗电源模块lpm12将子电能平台1的高电压信号转换成微控单元10所需要低电压信号并提供所需电流，低功耗电源模块lpm12和微控单元10在工作时具有低功耗的特性，所消耗子电能平台1的电能少，同时低功耗电源模块lpm12具有唤醒功能，经由微控单元10脉冲控制唤醒，当主控单元与子控单元3通信时，第一帧指令唤醒子控单元3，微控单元10输出周期性的方波信号控制lpm周期性唤醒工作。lpm输出端口通过大容量储能电容储能，在方波信号处于无效状态时，消耗大容量储能电容的电，保证微控单元10持续工作，同时降低来自子电能单元的耗电量，由此减少电能损耗，运行成本降低。
异常诊断模块13内部分通信诊断单元和采样诊断单元两部分，异常诊断模块13的通信诊断单元分别连接子隔离通信接口a14、子隔离通信接口b15、隔离信息传输模块c的输入端和输出端，异常诊断模块13的采集诊断单元分别连接采集通道11的采集端和接收端。
当其中任意子控单元3通信节点出现断路故障时，本发明还可以实现从断点通信线两端的子控模块为返回点的顺时针串联通信和逆时针串联通信，将此通信方式定义为“反射通信”，也能实现通信，因此通讯安全可靠。
供电方面：每一个子电能单元需要一个子控模单元，每一个子控单元3的工作电流由子电能单元提供，每一个子控单元3的工作电压由低功耗电源模块lpm12提供，这样就不需要每一个子控单元3外配一个外部电源。
低功耗电源模块lpm12输入端供电正连接对应子电能平台1的正极即cn的正极，低功耗电源模块lpm12输入端供电负连接对应子电能平台1的负极即c1的负极，低功耗电源模块lpm12输出端正极连接对应微控单元10的供电正，低功耗电源模块lpm12输出端负极连接对应微控单元10的供电负，
低功耗电源模块lpm12将子电能平台1的高电压信号转换成微控单元10所需要低电压信号并提供所需电流，低功耗电源模块lpm12和微控单元10在工作时具有低功耗的特性，所消耗子电能平台1的电能少，同时低功耗电源模块lpm12具有唤醒功能，经由微控单元10脉冲控制唤醒，当主控单元与子控单元3通信时，第一帧指令唤醒子控单元3，微控单元10输出周期性的方波信号控制lpm周期性唤醒工作。
lpm输出端口通过大容量储能电容储能，在方波信号处于无效状态时，消耗大容量储能电容的电，保证微控单元10持续工作，同时降低来自子电能单元的耗电量，由此减少电能损耗，运行成本降低。
本发明中方波无效状态定义为低电平，所示方波控制信号和lpm模块外围拓扑见图3和图4所示；图3方波的频率和占空比固定，图4cap1为输入稳压滤波电容，cap2为大容量储能电容，在lpmm掉电休眠时由cap2为微控单元10提供电能。
通信方面：本发明采用了一体链环双向双通道通信架构，定义第一个子控单元3为sbu1，定义第二个子控单元3为sbu2，依此类推，定义最后一个子控单元3为sbum，每一个子控单元3通过其自身的子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15与外部单元通信，外部单元包括相邻的子控单元3和母控单元；
sbu1的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a141和子隔离通信接口b151，sbu2的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a142和子隔离通信接口b152，依次类推，sbum的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm；母控单元通过其自身的子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15与外部单元通信，外部单元包括相邻的子控单元3，母控单元的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15。
考虑电气安全，本发明通信系统采用隔离通信接口实现不同单元间的电气隔离。子控单元3中其对应的子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15与微控单元10间分别通过双向双通道串口通信线进行信息交互，母控单元中其对应的子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15与主控芯片4间分别通过双向单通道串口通信线进行信息交互。
主控单元中主控芯片4将控制指令通过四线串口通信方式转换成双向双线串口通信方式。
相邻子控单元3之间、母控单元与相邻的子控单元3之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能；
当其中任意子控单元3通信节点出现断路故障时，本发明还可以实现从断点通信线两端的子控模块为返回点的顺时针串联通信和逆时针串联通信，将此通信方式定义为“反射通信”，也能实现通信，因此通讯安全可靠，此情况下，需要异常诊断模块13参与。
本发明实现顺时针环型串联通信、逆时针环型串联通信和反射通信，具体实现过程如下：
（1）顺时针环型串联通信，参考图5：以图8中本发明示意图中对部件的定义为例，主控单元中主控芯片4将控制信号通过四线串口通信方式传递给信息转换接口模块b6，再由信息转换接口模块b6转换成双向单通道串口信号，经由隔离通信接口b进行电气隔离后，经由双向双通道通信线，再经由子控单元sbum的子隔离通信接口am和双向双通道通信线传递给微控单元m，微控单元m将由串口信号唤醒，然后微控单元m接收、存储并执行控制信号，唤醒低功耗电源模块lpmm，至此子控单元sbum进入正常工作模式并同时控制实现子电能平台m的电压和温度信号采集，并检测子电能平台m中子电能单元是否存在过欠压故障和过温故障，同时将采集检测的结果暂时存储在微控单元m中的存储单元21中；在微控单元m接收、存储并执行控制信号同时，微控单元m也通过子隔离通信接口bm和双向双通道通信线将控制信号传递给sbum-1,并将子控单元sbum暂时存储的采集检测结果传递给子控单元sbum-1暂时存储，子控单元sbum-1执行与sbum相同的过程并将子控单元sbum-1和子控单元sbum采集检测的结果以及控制信号一起传递给sbum-2，依此类推，轮到sbu1时执行与sbum~sbu2相同的过程后，将sbum~sbu2采集检测的结果一起传递给主控单元mcu；sbu1将信息传递给mcu的过程如下：子控单元3的微控单元10将控制信号和sbum~sbu1采集检测的结果通过双向双通道通信线、子隔离通信接口b151、主控单元与子控单元3之间的双向双通道通信线传递给主控单元，信号在经由母控单元的隔离通信接口a7进行电气安全隔离后，双向单通道串口信号经由信息转换接口模块a5转换成四线串口信号并由主控单元的主控芯片4接收处理，主控芯片4接收到转换的控制信号，判断本发明顺时针环型串联通信的一个采样周期结束，转换后的控制信号应与采样周期开始时来自主控芯片4的控制信号一致。
采集检测的结果包括电压、温度信号以及是否过欠压和是否过温。
每一个子控模块在获取控制信号之后，不仅采集电压、温度信号，子电能单元的过欠压和过温检测，同时还接收异常诊断模块13检测的结果，当将控制信号、采集检测的结果、异常诊断模块13检测的结果传递给下一个单元之后，本次信息传输结束。
（2）逆时针环型串联通信，参考图6：以图8中本发明示意图中对部件的定义为例，逆时针环型串联通信与顺时针环型串联通信的方向正好相反，主控单元中主控芯片4将控制信号通过四线串口通信方式传递给信息转换接口模块a5，再由信息转换接口模块a5转换成双向单通道串口信号，经由隔离通信接口a7进行电气隔离后，经由双向双通道通信线，再经由子控单元sbu1的子隔离通信接口b151和双向双通道通信线传递给微控单元10，微控单元10将由串口信号唤醒，然后微控单元10接收、存储并执行控制信号，唤醒低功耗电源模块lpm121，至此子控单元sbu1进入正常工作模式并同时控制实现子电能平台1的电压和温度信号采集，并检测子电能平台1中子电能单元是否存在过欠压故障和过温故障，同时将采集检测的结果暂时存储在微控单元10中的存储单元21中；在微控单元10接收、存储并执行控制信号同时，微控单元10也通过子隔离通信接口a141和双向双通道通信线将控制信号传递给sbu2,并将子控单元sbu1暂时存储的采集检测结果传递给子控单元sbu2暂时存储，子控单元sbu2执行与sbu1相同的过程并将子控单元sbu2和子控单元sbu1采集检测的结果以及控制信号一起传递给sbu3，依此类推，轮到sbum时执行与sbu1~sbum-1相同的过程后，将sbu1~sbum采集检测的结果一起传递给主控单元mcu，sbum将信息传递给mcu的过程如下：子控单元3的微控单元10将控制信号和sbu1~sbum采集检测的结果通过双向双通道通信线、子隔离通信接口am、主控单元与子控单元3之间的双向双通道通信线传递给主控单元，信号在经由母控单元的隔离通信接口b进行电气安全隔离后，双向单通道串口信号经由信息转换接口模块b6转换成四线串口信号并由主控单元的主控芯片4接收处理，主控芯片4接收到转换后的控制信号，判断本发明逆时针环型串联通信的一个采样周期结束，转换后的控制信号应与采样周期开始时来自主控芯片4的控制信号一致。
采集检测的结果包括电压、温度信号以及是否过欠压和是否过温。
每一个子控模块在获取控制信号之后，不仅采集电压、温度信号，子电能单元的过欠压和过温检测，同时还接收异常诊断模块13检测的结果，当将控制信号、采集检测的结果、异常诊断模块13检测的结果传递给下一个单元之后，本次信息传输结束。
（3）反射通信，参考图7：
特别的，当其中任意子控单元3通信节点出现断路故障时，本发明还可以实现从断点通信线两端的子控模块为返回点的顺时针串联通信和逆时针串联通信，将此通信方式定义为“反射通信”，也能实现通信，因此通讯安全可靠，此情况下，需要异常诊断模块13参与，顺时针串联通信和逆时针串联通信同时进行。
以图8中本发明示意图中对部件的定义为例，以子控单元31和子控单元32之间的双向双通道通信线断线为例，在正在进行的顺时针环型串联通信或者逆时针环型串联通信期间，当子控单元31与子控单元32之间的通信线断线时，子控单元31的异常诊断模块131或子控模块2中的异常诊断模块132检测出该断线故障并告警，子控单元31或子控模块2分别将告警信号以逆时针或顺时针方向传输给母控单元，母控单元依次故障信号为触发信号，变换通信方式为本发明“反射通信”，具体执行如下：
a：当正在进行顺时针串联通信：主控单元中主控芯片4将控制信号通过四线串口通信方式传递给信息转换接口模块b6，再由信息转换接口模块b6转换成双向单通道串口信号，经由子隔离通信接口b15进行电气隔离后，经由双向双通道通信线，再经由子控单元sbum的子隔离通信接口am和双向双通道通信线传递给微控单元m，微控单元m将由串口信号唤醒，然后微控单元m接收、存储并执行控制信号，唤醒低功耗电源模块lpmm，至此子控单元sbum进入正常工作模式并同时控制实现子电能平台m的电压和温度信号采集，并检测子电能平台m中子电能单元是否存在过欠压故障和过温故障，同时将采集检测的结果暂时存储在微控单元m中的存储单元21中；在微控单元m接收、存储并执行控制信号同时，微控单元m也通过子隔离通信接口bm和双向双通道通信线将控制信号传递给sbum-1~sbu2,子控单元sbum-1~sbu2执行与sbum相同的过程并将其对应采集检测的结果各自存储起来，接下来以从sbu2到sbum的路径和顺序将控制信号和采集检测的结果信息传递给主控单元mcu。sbum将信息传递给mcu的过程如下：子控单元3的微控单元10将控制信号和sbu2~sbum采集检测的结果通过双向双通道通信线、子隔离通信接口am、主控单元与子控单元3之间的双向双通道通信线传递给主控单元，信号在经由母控单元的子隔离通信接口b15进行电气安全隔离后，双向单通道串口信号经由信息转换接口模块b6转换成四线串口信号并由主控单元的主控芯片4接收处理，主控芯片4接收到转换后的控制信号，判断本发明逆时针环型串联通信的一个采样周期结束，转换后的控制信号应与采样周期开始时来自主控芯片4的控制信号一致。
采集检测的结果包括电压、温度信号以及是否过欠压和是否过温。
每一个子控模块在获取控制信号之后，不仅采集电压、温度信号，子电能单元的过欠压和过压检测，同时还接收异常诊断模块13检测的结果，当将控制信号、采集检测的结果、异常诊断模块13检测的结果传递给下一个单元之后，本次信息传输结束。
b：当正在进行逆时针串联通信：主控单元中主控芯片4将控制信号通过四线串口通信方式传递给信息转换接口模块a5，再由信息转换接口模块a5转换成双向单通道串口信号，经由隔离通信接口a进行电气隔离后，经由双向双通道通信线，再经由子控单元sbu1的子隔离通信接口b151和双向双通道通信线传递给微控单元10，微控单元10将由串口信号唤醒，然后微控单元10接收、存储并执行控制信号，唤醒低功耗电源模块lpm121，至此子控单元sbu1进入正常工作模式并同时控制实现子电能平台1的电压和温度信号采集，并检测子电能平台1中子电能单元是否存在过欠压故障和过温故障，同时将采集检测的结果暂时存储在微控单元10中的存储单元21中，然后子控单元sbu1将控制信号和采集检测的结果信息回传给主控单元mcu，sbu将信息传递给mcu的过程如下：子控单元31的微控单元10将控制信号和sbu1采集检测的结果通过双向双通道通信线、子隔离通信接口b151、主控单元与子控单元3之间的双向双通道通信线传递给主控单元，信号在经由母控单元的隔离通信接口a进行电气安全隔离后，双向单通道串口信号经由信息转换接口模块a5转换成四线串口信号并由主控单元的主控芯片4接收处理，主控芯片4接收到转换后的控制信号，判断本发明逆时针环型串联通信的一个采样周期结束，转换后的控制信号应与采样周期开始时来自主控芯片4的控制信号一致。
采集检测的结果包括电压、温度信号以及是否过欠压和是否过温。
每一个子控模块在获取控制信号之后，不仅采集电压、温度信号，子电能单元的过欠压和过温检测，同时还接收异常诊断模块13检测的结果，当将控制信号、采集检测的结果、异常诊断模块13检测的结果传递给下一个单元之后，本次信息传输结束。
以上“反射通信”仅适用于从信息转换接口模块a5到信息转换接口模块b6的唤醒路径中一个节点断路的情况，不适用于从信息转换接口模块a5到信息转换接口模块b6的唤醒路径中大于等于两个断路节点的情况。
以上“反射通信”也适用于通信线短路的情况，同样的，仅适用于从信息转换接口模块a5到信息转换接口模块b6的唤醒路径中一个节点短路的情况，不适用于从信息转换接口模块a5到信息转换接口模块b6的唤醒路径中大于等于两个短路节点的情况。
本发明一体链环双向双通道通信架构，不仅可以解决系统中通信线单节点故障而造成的系统数据丢失问题，同时还可以主动监测定位故障点并切换通信方式，足够智能；本通信系统同时还具有很好地可变性，变化子控单元3数量可实现不同配置的通信系统，因此使用本发明的电能系统可实现不同容量的柔性配置。
本发明加入了通信线和采集的故障检测功能，当子控单元3的异常诊断模块13检测出故障时，将以串口信号传递给微控单元10，然后传递给主控单元mcu存储并上报。
因为主控单元和子控单元3的电气平台不同，需要考虑电气安全，保证本发明通信系统可靠运行，本发明采用子隔离通信接口a14和子隔离通信接口b15实现电气隔离，隔离电压可高达直流3000v。
参考图9，微控单元10由多路选择器17、过欠压比较器19、adc单元20、存储单元21、串口收发器22构成，集成了信息采集功能、子电能单元过欠压诊断功能，信息采集功能主要采集各子电能平台1中子电能单元的信息，包括电压信号和温度信号，采集通道11的个数与自储电平台中子电能单元的个数相同。
主控单元通过隔离通信接口将控制信息传递给串口收发器22，储存在存储单元21中。存储单元21将控制信息传递给多路选择器17，控制多路选择器17依次选择各采集通道11对应的可控开关闭合，各采集通道11的电压信号经adc单元20转换后储存在存储单元21中。
各采集通道11的电压信号还与过压比较器18、欠压比较器19的参考值进行比较，并将比较的结果以电平信号的储存在存储单元21中。过压比较器18的参考电压为4.3v，当采集通道11电压信号大于该参考电压时，过压比较器18输出高电平，即为1，预示采集通道11对应的子电能单元电压过高，并将此信息传递给主控单元mcu进行告警。欠压比较器19的参考电压为2.5v，当采集通道11电压信号小于该参考电压时，欠压比较器19输出高电平，即为1，预示采集通道11对应的子电能单元电压过低，并将此信息传递给主控单元mcu进行告警。
以子电能平台m为例，采集通道11与子电能平台1的连接关系见图10，图中同时体现了异常诊断模块m与采集通道11的连接关系。
异常诊断模块13内部分通信诊断单元和采样诊断单元两部分。
通信诊断单元主要具有通信线的故障检测功能，当子控单元3的异常诊断模块13检测出通信故障时，将以串口信号传递给微控单元10，然后传递给主控单元mcu存储并上报。
异常诊断模块13的通信诊断单元分别连接子隔离通信接口a14、子隔离通信接口b15、隔离信息传输模块c的两端，见图8中诊断线em、fm、gm、hm、im、jm（在此以sbum为例说明），其中诊断线em和fm一端分别连接子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm对外通信的一侧，另一端连接隔离通信转换模块cm，隔离通信转换模cm可以一比一的将信号转换传输到自身隔离的另一端，本发明中隔离通信转换模cm自身隔离的另一端连接诊断线gm和hm，诊断线gm和m的另一端连接异常诊断模块m中通信诊断单元，诊断线em对应诊断线gm,诊断线fm对应诊断线hm；诊断线im和jm的两端分别连接子隔离通信接口am、子隔离通信接口bm与微控单元m之间的通信线和异常诊断模块m的通信诊断单元。诊断线em、fm、gm、hm、im、jm中的每一个诊断线并非仅表示单根诊断线，也可以代表多根诊断线，该多根诊断线数目与图8中双向双通道通信线中通信线个数一致。
子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm可以一比一的将信号转换传输到自身隔离的另一端。
异常诊断模块m的通信诊断单元获取诊断线gm、hm、im、jm上的信号后，对比其相互之间的信号，若gm和im之间、hm和jm之间的信号一致，则通信正常；若gm和im之间或者hm和jm之间的信号不一致且为常态信号，则通信线故障。常态信号为常高或者常低信号。
采样诊断单元主要具有采集通道11的故障检测功能，当子控单元3的异常诊断模块13检测出采样线故障时，将以串口信号传递给微控单元10，然后传递给主控单元mcu存储并上报。
异常诊断模块13的采集诊断单元分别连接采集通道111~采集通道11n的两端，在此以sbum为例说明连接关系和诊断方法，采样通道n的输入正负极分别连接子电能单元cn的正负极，采样通道n的负极和采样通道n-1的负极共用子电能单元cn-1的正极，依次类推，采样通道1的输入正负极分别连接子储电单c1的正负极，采样通道1的正极和采样通道2的负极共用子电能单元c1的正极，2-m-(0)连接子电能单元c1的负极，2-m-(1)连接子电能单元c1的正极，2-m-(2)连接子电能单元c2的正极，依次类推，2-m-(n)连接子电能单元cn的正极；1-m-(0)连接采样通道1的负极，1-m-(1)连接采样通道1的正极，1-m-(2)连接采样通道2的正极，依次类推，1-m-(n)连接采样通道n的正极。
故障诊断线2-m-(0)~2-m-(n)的故障诊断点应尽可能靠近各自对应子电能单元c1~cn的正负极端，故障诊断线1-m-(0)~1-m-(n)的故障诊断点应尽可能靠近子控单元sbum和微控单元m端。
异常诊断模块m的采样诊断单元收集1-m-(0)~1-m-(n)和2-m-(0)~2-m-(n)的电压，在此以子电能单元c2对应的采集故障诊断进行说明，其他子电能单元的采集故障诊断同理：采样诊断单元分别取1-m-(1)与2-m-(1）、1-m-(2)与2-m-(2）之间的差值，若差值的绝对值小于等于一个极小的值，则认为采样通道2正常，否则，采样通道告警。
异常诊断模块13以串口数据的方式获取来自微控单元m的控制信号并将故障诊断的结果回传给微控单元m。
本发明有以下优势，相邻子控单元3之间、母控单元与相邻的子控单元3之间通过双向双通道通信线通信并形成链环，形成通信一体化设计架构，该通信架构可以实现顺时针环型串联通信，也可以实现逆时针环型串联通信，顺时针环型串联通信和逆时针环型串联通信模式是或的关系，通讯方式二选一，由此扩增了通讯功能；每一个子控单元3的工作电流由子电能单元提供，每一个子控单元3的工作电压由低功耗电源模块lpm12提供，减少电能损耗，运行成本降低；反射通信，当其中任意子控单元3通信节点出现断路故障时，也能实现通信，因此通讯安全可靠。具有采样和通信的故障诊断和告警功能，可以及时诊断和告警，增加新能源汽车运行安全可靠性，同时准确获取故障点，利于故障排查。
1.一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，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（1），子电能平台（1）由固定数量的子电能单元（23）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（2）和与子电能平台（1）供电连接的子控单元（3），所述子控单元（3）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。
2.根据权利要求1所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，当所述子电能单元（23）为电池，其对应电能系统ecs为电池管理系统bms，当所述子电能单元（23）为超级电容，其对应电能系统ecs为超级电容管理系统scms。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述母控单元mcu（2），包括主控芯片（4）、信息转换接口模块a（5）、信息转换接口模块b（6）、隔离通信接口a（7）、隔离通信接口b（8）、其他功能模块（9）以及低压供电模块（24），
所述低压供电模块（24）与主控芯片（4）、信息转换模块a（5）、信息转换模块b（6）、其他功能模块（9）供电连接，主控芯片（4）与信息转换模块a（5）和信息转换模块b（6）信号连接，主控芯片（4）与其他功能模块（9）控制连接，信息转换模块a（5）与隔离通信接口a（7）信号连接，信息转换模块b（6）与隔离通信接口b（8）信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述子控单元（3）由微控单元（10）、采集通道（11）、低功耗电源模块lpm（12）、异常诊断模块（13）、子隔离通信接口a（14）、子隔离通信接口b（15）、隔离信息传输模块c（16）构成，微控单元（10）通过低功耗电源模块lpm（12）与对应的子电能平台供电连接，微控单元（10）分别与子隔离通信接口a（14）、子隔离通信接口b（15）信号连接，微控单元（10）接有n路采集通道，采集通道采集端接于串联的相邻的子电能单元（23）之间，采集通道接收端和采集端并接于异常诊断模块，微控单元与异常诊断模块（13）信号连接，隔离信息传输模块c（16）的输出端与异常诊断模块信号连接，子隔离通信接口a（14）的接收端j和子隔离通信接口b（15）的接收端i与隔离信息传输模块c信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述微控单元（10）由多路选择器（17）、过压比较器（18）、欠压比较器（19）、adc单元（20）、存储单元（21）、串口收发器（22）构成，多路采集通道（11）接入多路选择器（17），多路选择器（17）的输出端分别接于过压比较器（18）的输入端、欠压比较器（19）的输入端和adc单元（20）的输入端，过压比较器（18）的输出端、欠压比较器（19）的输出端和adc单元（20）的输出端接于存储单元（21），存储单元（21）与串口收发器（22）信号连接，存储单元（21）与多路选择器（17）信号连接，串口收发器（22）与子隔离通信接口a（14）、子隔离通信接口b（15）连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述子控单元sbu1的隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a1和子隔离通信接口b1，子控单元sbu2的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口a2和子隔离通信接口b2，依次类推，子控单元sbum的子隔离通信接口分别定义为子隔离通信接口am和子隔离通信接口bm；所述母控单元mcu的隔离通信接口b与子控单元sbu1的子隔离通信接口a1信号连接，母控单元mcu的隔离通信接口a与子控单元sbum的子隔离通信接口bm信号连接，子控单元sbu1的子隔离通信接口b1与子控单元sbu2的子隔离通信接口a2连接，子控单元sbu2的子隔离通信接口a2与子控单元sbu3的子隔离通信接口b3连接，以此类推，子控单元sbu（m-1）的子隔离通信接口b（m-1）与子控单元sbum的子隔离通信接口am连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述子控单元中其对应的子隔离通信接口a和子隔离通信接口b与微控单元间分别通过双向双通道串口通信线进行信息交互，所述母控单元中其对应的隔离通信接口a和隔离通信接口b与主控芯片间分别通过双向单通道串口通信线进行信息交互。
8.根据权利要求3所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，每一个子控单元的工作电流由子电能单元（23）提供，每一个子控单元的工作电压由低功耗电源模块lpm（12）提供。
9.根据权利要求8所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述低功耗电源模块lpm（12）输入端供电正连接对应子电能平台的正极即所述cn的正极，所述低功耗电源模块lpm输入端供电负连接对应子电能平台的负极即所述c1的负极，所述低功耗电源模块lpm输出端正极连接对应微控单元的供电正，所述低功耗电源模块lpm输出端负极连接对应微控单元的供电负。
10.根据权利要求4所述的一种用于电能系统ecs的新型链环式通信系统，其特征是，所述异常诊断模块内部分通信诊断单元和采样诊断单元两部分，所述异常诊断模块的通信诊断单元分别连接子隔离通信接口a（14）、子隔离通信接口b（15）、隔离信息传输模块c（16）的输入端和输出端，所述异常诊断模块（13）的采集诊断单元分别连接采集通道（11）的采集端和接收端。
技术总结