一种PCS的主动保护方法与系统与流程

一种pcs的主动保护方法与系统
技术领域
1.本发明涉及移动储能技术领域，特别涉及一种pcs的主动保护方法与系统。


背景技术：

2.在新能源市场快速发展的背景下，家庭储能和便携储能的产品日渐增多，产品的多元化。便携储能系统包含pcs逆变器、电池系统、bms系统、主控配电系统、安全防护系统、光伏发电系统、风能发电系统等等。
3.产品数量增多，用户对安全性能的关注度日益增加，对产品的要求更加严格，需要对产品设计多级防护。便携储能和家庭储能设备安全性能取决于电池系统和动力部件(即pcs逆变器)这两部分。
4.电池系统的安全性能取决于主动保护的bms系统和被动保护的保险丝(fuse)两部分；动力部件(即pcs逆变器)的安全有主动保护的控制逻辑和被动保护的保险丝(fuse)两部分决定的。
5.如何对pcs逆变器的主动保护进行优化是提高安全性能的重要考虑方向。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：提供一种pcs的主动保护方法与系统，能够有效提高持系统的安全性能。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
8.一种pcs的主动保护方法，包括步骤：
9.s1、第一微控制单元通过第一耦合逻辑对dcdc进行控制，第二微控制单元通过第二耦合逻辑对dcac进行控制，并实时采集故障信息；
10.s2、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若采集到故障信息，则相互交换故障信息，并分别封锁自身对应的耦合逻辑，停止输出驱动信号；
11.s3、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若检测到与对方存在通讯故障，则封锁第一耦合逻辑和第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号。
12.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
13.一种pcs的主动保护系统，包括pcs，所述pcs包括第一微控制单元、第二微控制单元、第一耦合逻辑单元、第二耦合逻辑单元、dcdc以及dcac；
14.所述第一微控制单元通过所述第一耦合逻辑单元与所述dcdc控制连接，并与所述第二耦合逻辑单元连接；
15.所述第二微控制单元通过所述第二耦合逻辑单元与所述dcac控制连接，并与所述第一耦合逻辑单元连接；
16.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元通讯连接；
17.所述dcdc与所述dcac连接；
18.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元实现以上权利要求1所述的一种pcs
的主动保护方法中的步骤。
19.本发明的有益效果在于：本发明的一种pcs的主动保护方法与系统，采用双mcu(微控制单元)控制架构，第一微控制单元控制dcdc，第二微处理器控制dcac，独立运算，信息交互，有效增加系统运算能力，系统反应更为迅速，在出现任意故障时均能够通过耦合逻辑的封锁，停止输出驱动信号，有效提高系统的安全性，且能够避免单个mcu失效后pcs运行状态不确定，整机系统运行不确定，所导致的安全隐患。
附图说明
20.图1为本发明实施例的一种pcs的主动保护方法的流程图；
21.图2为本发明实施例的一种pcs的主动保护系统的结构框图；
22.图3为本发明实施例的一种pcs的主动保护方法的部分保护逻辑的流程示意图；
23.图4为本发明实施例的一种pcs的主动保护方法的mcu故障的保护逻辑的流程示例图；
24.图5为本发明实施例的现有产品pcs示例框图。
具体实施方式
25.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
26.请参照图1，一种pcs的主动保护方法，包括步骤：
27.s1、第一微控制单元通过第一耦合逻辑对dcdc进行控制，第二微控制单元通过第二耦合逻辑对dcac进行控制，并实时采集故障信息；
28.s2、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若采集到故障信息，则相互交换故障信息，并分别封锁自身对应的耦合逻辑，停止输出驱动信号；
29.s3、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若检测到与对方存在通讯故障，则封锁第一耦合逻辑和第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号。
30.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种pcs的主动保护方法与系统，采用双mcu控制架构，第一微控制单元控制dcdc，第二微处理器控制dcac，独立运算，信息交互，有效增加系统运算能力，系统反应更为迅速，在出现任意故障时均能够通过耦合逻辑的封锁，停止输出驱动信号，有效提高系统的安全性，且能够避免单个mcu失效后pcs运行状态不确定，整机系统运行不确定，所导致的安全隐患。
31.进一步地，所述步骤s2具体为：
32.所述第一微控制单元若采集到故障信息，则输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，并与所述第二微控制单元通讯交换故障信息，由所述第二微控制单元输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，所述第一微控制单元与所述第二微控制单元均停止输出驱动信号；
33.所述第二微控制单元若采集到故障信息，则输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，并与所述第一微控制单元通讯交换故障信息，由所述第一微控制单元输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，所述第二微控制单元与所述第一微控制单元均停止输出驱动信号。
34.由上述描述可知，任一微控制单元采集到故障信息后，通过相互通信，另一个微控制单元也会收到该故障信息，并作出反映，进而分别由第一微控制单元和第二微控制单元共同封锁耦合逻辑，停止输出驱动信号。
35.进一步地，所述步骤s2还包括步骤：
36.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元均向主控系统输出故障告警。
37.由上述描述可知，在第一微控制单元和第二微控制单元均可用的情况下，第一微控制单元和第二微控制单元同时对外输出故障信号，增加系统安全冗余。
38.进一步地，所述步骤s3具体为：
39.s31、所述第一微控制单元检测到与所述第二微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；
40.s32、所述第二微控制单元检测到与所述第一微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号。
41.由上述描述可知，在任一微控制单元出现故障时，可以由另一个微控制单元向第一耦合逻辑和第二耦合逻辑输出封锁信号进行耦合逻辑的封锁，并停止输出驱动信号，进而避免单一未处理器失效导致的运行状态不确定，提高安全性。
42.进一步地，所述步骤s31还包括步骤：
43.所述第一微控制单元向主控系统输出故障告警；
44.所述步骤s32还包括步骤：
45.所述第二微控制单元向主控系统输出故障告警。
46.由上述描述可知，在任一微控制单元出现故障时，有另一个微控制单元向主控系统输出故障告警，保证故障通知的及时到位。
47.请参照图2，一种pcs的主动保护系统，包括pcs，所述pcs包括第一微控制单元、第二微控制单元、第一耦合逻辑单元、第二耦合逻辑单元、dcdc以及dcac；
48.所述第一微控制单元通过所述第一耦合逻辑单元与所述dcdc控制连接，并与所述第二耦合逻辑单元连接；
49.所述第二微控制单元通过所述第二耦合逻辑单元与所述dcac控制连接，并与所述第一耦合逻辑单元连接；
50.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元通讯连接；
51.所述dcdc与所述dcac连接；
52.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元实现以上一种pcs的主动保护方法中的步骤。
53.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种pcs的主动保护方法与系统，采用双mcu控制架构，第一微控制单元控制dcdc，第二微处理器控制dcac，独立运算，信息交互，有效增加系统运算能力，系统反应更为迅速，在出现任意故障时均能够通过耦合逻辑的封锁，停止输出驱动信号，有效提高系统的安全性，且能够避免单个mcu失效后pcs运行状态不确定，整机系统运行不确定，所导致的安全隐患。
54.进一步地，还包括主控系统、电池系统以及用电负载；
55.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元与所述主控系统通信连接；
56.所述dcdc与电池系统连接，所述dcac与用电负载连接。
57.本发明的一种pcs的主动保护方法与系统，适用于家庭储能和便携储能产品的电池系统的pcs主动保护。
58.请参照图1，本发明的实施例一为：
59.一种pcs的主动保护方法，包括步骤：
60.s1、第一微控制单元通过第一耦合逻辑对dcdc进行控制，第二微控制单元通过第二耦合逻辑对dcac进行控制，并实时采集故障信息；
61.s2、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若采集到故障信息，则相互交换故障信息，并分别封锁自身对应的耦合逻辑，停止输出驱动信号；
62.所述步骤s2具体为：
63.所述第一微控制单元若采集到故障信息，则输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，并与所述第二微控制单元通讯交换故障信息，由所述第二微控制单元输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，所述第一微控制单元与所述第二微控制单元均停止输出驱动信号；
64.所述第二微控制单元若采集到故障信息，则输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，并与所述第一微控制单元通讯交换故障信息，由所述第一微控制单元输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，所述第二微控制单元与所述第一微控制单元均停止输出驱动信号；
65.所述步骤s2还包括步骤：
66.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元均向主控系统输出故障告警。
67.本实施例中，以mcu1采集到故障信息为例，其保护逻辑如图3所示。
68.s3、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若检测到与对方存在通讯故障，则封锁第一耦合逻辑和第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；
69.所述步骤s3具体为：
70.s31、所述第一微控制单元检测到与所述第二微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；
71.所述第一微控制单元向主控系统输出故障告警；
72.s32、所述第二微控制单元检测到与所述第一微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；
73.所述第二微控制单元向主控系统输出故障告警。
74.本实施例中，将故障保护等级分为两级：
75.mcu1(第一微控制单元)失效：
76.一级响应：mcu2发现通讯异常，输出io封锁信号；
77.二级响应：封锁驱动信号。
78.mcu2(第二微控制单元)失效：
79.一级响应：mcu1发现通讯异常，输出io封锁信号；
80.二级响应：封锁驱动信号。
81.本实施例中，以第一微控制单元出现故障为例，保护逻辑如图4所示。在任一微控制单元(mcu)出现故障时，由另一个微控制单元进行封锁响应。
82.请参照图2，本发明的实施例二为：
83.一种pcs的主动保护系统，包括pcs、主控系统(即图2中的pc)、电池系统(即图2中的电池)以及用电负载(即图2中的load)，所述pcs包括第一微控制单元、第二微控制单元、第一耦合逻辑单元、第二耦合逻辑单元、dcdc以及dcac；
84.所述第一微控制单元通过所述第一耦合逻辑单元与所述dcdc控制连接，并与所述第二耦合逻辑单元连接；
85.所述第二微控制单元通过所述第二耦合逻辑单元与所述dcac控制连接，并与所述第一耦合逻辑单元连接；
86.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元通讯连接；
87.所述dcdc与所述dcac连接；
88.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元与主控系统pc通信连接；
89.所述dcdc与电池系统连接，所述dcac与用电负载连接。
90.所述第一微控制单元和所述第二微控制单元实现以上实施例一所述的一种pcs的主动保护方法中的步骤。
91.现有技术中，产品pcs框图大多如图5所示，即采用单mcu的系统，其存在以下问题：
92.保护的机制少，单个mcu失效后pcs运行状态不确定，整机系统运行不确定，导致安全隐患。
93.存在单mcu运算压力偏大的问题。
94.mcu的硬件驱动引脚不足。
95.本系统采用双mcu控制架构，能够优化单mcu系统存在的问题：
96.不同的mcu控制不同模块，mcu1负责dcdc模块，mcu2负责dcac模块，独立运算，信息交互。mcu之间通过信息交互，实现状态信息的互通，并且检测运行状态。单一失效后，另外一个mcu确认失效状态后，通过io和耦合逻辑模块，通过io信号下发封锁驱动的信号，锁住驱动信号，系统停止工作，保护系统的安全性，同时对外输出故障信号，增加系统安全冗余。双mcu增加系统运算能力，系统反应更为迅速。
97.能够减少单mcu的运算压力，可使用低成本mcu，优化成本；
98.提高运算的时效性；
99.提高系统部分的保护时效性；
100.增加一级保护机制，提高系统的安全性。
101.综上所述，本发明提供的一种pcs的主动保护方法与系统，采用双mcu(微控制单元)控制架构，第一微控制单元控制dcdc，第二微处理器控制dcac，独立运算，信息交互，有效增加系统运算能力，系统反应更为迅速，在出现任意故障时均能够通过耦合逻辑的封锁，停止输出驱动信号，有效提高系统的安全性，且能够避免单个mcu失效后pcs运行状态不确定，整机系统运行不确定，所导致的安全隐患。
102.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括
在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种pcs的主动保护方法，其特征在于，包括步骤：s1、第一微控制单元通过第一耦合逻辑对dcdc进行控制，第二微控制单元通过第二耦合逻辑对dcac进行控制，并实时采集故障信息；s2、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若采集到故障信息，则相互交换故障信息，并分别封锁自身对应的耦合逻辑，停止输出驱动信号；s3、所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若检测到与对方存在通讯故障，则封锁第一耦合逻辑和第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号。2.根据权利要求1所述的一种pcs的主动保护方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：所述第一微控制单元若采集到故障信息，则输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，并与所述第二微控制单元通讯交换故障信息，由所述第二微控制单元输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，所述第一微控制单元与所述第二微控制单元均停止输出驱动信号；所述第二微控制单元若采集到故障信息，则输出第二封锁信号，封锁所述第二耦合逻辑，并与所述第一微控制单元通讯交换故障信息，由所述第一微控制单元输出第一封锁信号，封锁所述第一耦合逻辑，所述第二微控制单元与所述第一微控制单元均停止输出驱动信号。3.根据权利要求2所述的一种pcs的主动保护方法，其特征在于，所述步骤s2还包括步骤：所述第一微控制单元和所述第二微控制单元均向主控系统输出故障告警。4.根据权利要求1所述的一种pcs的主动保护方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：s31、所述第一微控制单元检测到与所述第二微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；s32、所述第二微控制单元检测到与所述第一微控制单元的通讯存在故障，则向第一耦合逻辑输出第一封锁信号，向第二耦合逻辑输出第二封锁信号，封锁第一耦合逻辑以及第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号。5.根据权利要求4所述的一种pcs的主动保护方法，其特征在于，所述步骤s31还包括步骤：所述第一微控制单元向主控系统输出故障告警；所述步骤s32还包括步骤：所述第二微控制单元向主控系统输出故障告警。6.一种pcs的主动保护系统，其特征在于，包括pcs，所述pcs包括第一微控制单元、第二微控制单元、第一耦合逻辑单元、第二耦合逻辑单元、dcdc以及dcac；所述第一微控制单元通过所述第一耦合逻辑单元与所述dcdc控制连接，并与所述第二耦合逻辑单元连接；所述第二微控制单元通过所述第二耦合逻辑单元与所述dcac控制连接，并与所述第一耦合逻辑单元连接；所述第一微控制单元和所述第二微控制单元通讯连接；所述dcdc与所述dcac连接；
所述第一微控制单元和所述第二微控制单元实现以上权利要求1所述的一种pcs的主动保护方法中的步骤。7.根据权利要求6所述的一种pcs的主动保护系统，其特征在于，还包括主控系统、电池系统以及用电负载；所述第一微控制单元和所述第二微控制单元与所述主控系统通信连接；所述dcdc与电池系统连接，所述dcac与用电负载连接。

技术总结
本发明公开了一种PCS的主动保护方法与系统，第一微控制单元通过第一耦合逻辑对DCDC进行控制，第二微控制单元通过第二耦合逻辑对DCAC进行控制，并实时采集故障信息；所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若采集到故障信息，则相互交换故障信息，并分别封锁自身对应的耦合逻辑，停止输出驱动信号；所述第一微控制单元或所述第二微控制单元若检测到与对方存在通讯故障，则封锁第一耦合逻辑和第二耦合逻辑，并停止输出驱动信号；采用双MCU(微控制单元)控制架构，第一微控制单元控制DCDC，第二微处理器控制DCAC，独立运算，有效增加系统运算能力，且在出现任意故障时均能够通过耦合逻辑的封锁，停止输出驱动信号，有效提高系统的安全性。统的安全性。统的安全性。


技术研发人员：林斌斌
受保护的技术使用者：福建时代星云科技有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/25