CN114465325A - 电源模组机间通信方法及电源模组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电源模组机间通信方法及电源模组，其中，电源模组包括主机和从机，上述方法包括：在主机和从机处于第一状态期间，主机和从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息；在主机和从机处于第二状态期间，主机和从机之间采用脉冲宽度调制PWM通信模式在上述通信路径上传输第二信息，第二信息包含用于对从机的运行参数进行控制的指示信息；其中，第一状态包括待机状态，第二状态包括运行状态；如此，对电源模组内各电源之间的通信方式进行了改进，复用了串口通信模式的通信路径，不仅提高了指示信息的传输速率，提升了整体的响应速度，而且没有增加通信路径，避免了成本提高。

Description

电源模组机间通信方法及电源模组

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种电源模组机间通信方法及电源模组。

背景技术

随着大功率电源的广泛应用，不仅对精度、可靠性等性能指标要求越来越高，各种不同电压、不同功率等级的电源需求也层出不穷。在这种情况下，将多台电源串并联起来所组成的电源模组越来越受到市场的认可。电源模组实现了更高的整体输出能力。

常见的多台电源在串并联运行时，一般设定其中一台电源为主机，其他电源为从机。主机和从机之间使用串口通信、CAN通信等路径以通信协议的方式完成各台电源之间的信息传输与控制。然而，这种通信方式传输速率低，难以实现各台电源之间的关键信号的高速通信，影响了整体的响应速度；如果为了实现高速通信，而使用更高端的通信方式，或者增加通信路径，则会导致成本提高。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种电源模组机间通信方法及电源模组。

第一方面，本申请一实施例提供了一种电源模组机间通信方法，所述电源模组包括主机和从机，所述方法包括：

在所述主机和所述从机处于第一状态期间，所述主机和所述从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息；

在所述主机和所述从机处于第二状态期间，所述主机和所述从机之间采用脉冲宽度调制PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，所述第二信息包含用于对所述从机的运行参数进行控制的指示信息；

其中，所述第一状态包括待机状态，所述第二状态包括运行状态。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

所述主机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述从机发送包含第一指示信息的第二信息，所述第一指示信息通过第一频率的PWM信号传输，所述第一指示信息用于指示所述从机需要输出的电流大小。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

当所述主机需要停机时，所述主机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述从机发送包含第二指示信息的第二信息，所述第二指示信息通过第二频率的PWM信号传输，所述第二指示信息用于指示所述从机由当前状态转换为所述第一状态；其中，所述第二频率与所述第一频率不同。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第二频率是所述第一频率的8.3倍以上。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

当至少一所述从机需要停机时，所述从机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述主机发送包含第三指示信息的第二信息，所述第三指示信息通过第三频率的PWM信号传输，所述第三指示信息用于指示所述主机由当前状态转换为所述第一状态；其中，所述第三频率与所述第一频率不同。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第三指示信息在传输所述第一指示信息的PWM信号为低电平期间发送。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述电源模组的所述主机和所述从机之间并联连接，所述主机和所述从机均为双向直流电源；

传输所述第一指示信息的PWM信号具有第一占空比Duty，且

Duty＝C_a+(I_{Sum_Ref}/I_{Sum_Max})*C_b，

其中，I_{Sum_Ref}为所述电源模组需要输出的总电流值；I_{Sum_Max}为所述电源模组的总体最大输出电流值的绝对值；C_a和C_b均为大于零的常数，C_a-C_b>0且C_a+C_b<1。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一指示信息用于指示所述从机需要输出的电流大小为I_{SlaveN_Ref}，

I_{SlaveN_Ref}＝I_{SlaveN_Max}*(Duty–C_a)÷C_b，

其中，I_{SlaveN_Max}为所述从机的最大输出电流值的绝对值。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述主机和所述从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息，包括：

所述主机采用串口通信模式在所述通信路径上向所述从机传输包含开机指示信息的第一信息，所述开机指示信息用于指示所述从机由当前状态转换为所述第二状态；和/或

所述从机采用串口通信模式在所述通信路径上向所述主机传输包含参数信息的第一信息，所述参数信息包括以下至少之一：最大输出电压值、最大输出电流值、最大输出功率值。

第二方面，本申请一实施例提供了一种电源模组，包括主机和从机，主机和从机之间采用如前述第一方面中任意一项的电源模组机间通信方法通信。

本申请实施例所提供的电源模组机间通信方法及电源模组，其中，电源模组包括主机和从机，上述方法包括：在主机和从机处于第一状态期间，主机和从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息；在主机和从机处于第二状态期间，主机和从机之间采用脉冲宽度调制PWM通信模式在上述通信路径上传输第二信息，第二信息包含用于对从机的运行参数进行控制的指示信息；其中，第一状态包括待机状态，第二状态包括运行状态；如此，对电源模组内各电源之间的通信方式进行了改进，复用了串口通信模式的通信路径，不仅提高了指示信息的传输速率，提升了整体的响应速度，而且没有增加通信路径，避免了成本提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为由多台双向直流电源并联组成的电源模组使用时的电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电源模组机间通信方法的流程图；

图3为本申请一具体示例提供的电源模组的结构示意图；

图4为本申请一具体示例提供的电源模组机间通信方法的执行步骤流程图；

图5为本申请一具体示例中PWM脉冲指令的波形示意图；

图6为本申请一具体示例中当主机需要停机时PWM脉冲指令的波形示意图；

图7为本申请一具体示例中当从机需要停机时PWM脉冲指令的波形示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请中，“例如”或者“示例性的”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“例如”或者“示例性的”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“示例性的”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，起到对所指示的技术特征进行区分的作用，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者次序，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的技术特征可以包括一个或者多个该技术特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，否则“多个”的含义是两个以上(包括两个)。还应明白，术语“包括”、“包含”，表示确定特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

首先，以由多台双向直流电源并联组成的电源模组为例，对本申请实施例中的电源模组机间通信方法的应用场景进行介绍。请参考图1，电源模组100包括多台双向直流电源，其中一台双向直流电源被设定为主机(图中“双向直流电源-主机”)，其他双向直流电源被设定为从机(图中“双向直流电源-从机1”、“双向直流电源-从机2”……“双向直流电源-从机N”)。这里，并不对从机的数量做具体限定，尽管使用中可能包含多台从机，但在本实施例中，从机的数量为一个以上即可，即N≥1。

电源模组100的一侧为电网，三相线U、V、W连接到各台双向直流电源的输入端；电源模组100的另一侧为直流侧负载，正极和负极连接到各台双向直流电源的输出端。各台双向直流电源并联连接，机器运行时，各台双向直流电源一同给直流侧负载供电。

双向直流电源是一种将电网交流电转换成直流电，提供直流电压输出的电力电子设备，其能够实现电网交流电与输出直流电之间能量的双向流动。直流侧负载消耗电能时，各台双向直流电源从电网吸收电能；直流侧负载反馈电能时，各台双向直流电源向电网输送电能。在此过程中，主机会给各台从机下发指令，控制各台从机的输出电流大小。双向直流电源可以提供一个稳定的直流电压，并且可以实现能量的双向流动，常在电池充放电测试、电机测试中使用。

双向直流电源需要具备并联运行能力，当测试小功率产品时，单机运行；当测试大功率产品时，并联在一起组成电源模组使用；并且，并联的数量越多，总输出能力越大。然而，这也要求了在双向直流电源并联时，需要设计好并联策略，提高并联运行的动态性能，并且防止出现电流环流，防止各台直流电源输出功率不平衡的情况。可见，电源模组内各电源之间的通信对于保证各电源协调运行尤为重要。

基于此，本申请实施例提供了一种电源模组机间通信方法。这里，电源模组包括多个电源，并且多个电源之一为主机，除主机以外的为从机。如前所述，本实施例并不对从机的数量做具体限定，其数量可以为一台，也可以为多台。

请参考图2，该电源模组机间通信方法，包括：

步骤201、在主机和从机处于第一状态期间，主机和从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息；

步骤202、在主机和从机处于第二状态期间，主机和从机之间采用脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)通信模式在前述通信路径上传输第二信息，第二信息包含用于对从机的运行参数进行控制的指示信息；

其中，第一状态包括待机状态，第二状态包括运行状态。

可以理解的，采用PWM通信模式传输第二信息的通信路径与采用串口通信模式传输第一信息的通信路径为同一通信路径；本申请实施例对电源模组内各电源之间的通信方式进行了改进，复用了串口通信模式的通信路径，从而不仅提高了指示信息的传输速率，提升了整体的响应速度；而且采用PWM通信模式传输关键的指示信息，在实现较高传输速率的同时没有造成成本提高；本实施例没有增加通信路径，这也避免了成本提高。

还应该理解的是，虽然图2所示的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行；而且，这些步骤也不必然是依次进行，本申请并不排除至少两个步骤在同一时刻执行完成或者轮流交替完成的情况。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以图示箭头以外的其它的顺序执行。而且，本文各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。步骤之间的执行时序还是应当根据具体的逻辑关系而确定。

这里，主机和从机可以为双向直流电源，但除非另有说明，否则本申请实施例并不限于应用于各双向直流电源之间的通信。类似地，本申请实施例也不限于主机和从机之间采用并联的方式协同输出。

在具体应用中，第一状态可以仅指待机状态，第二状态可以仅指运行状态；即，第一状态可以为待机状态，第二状态可以为运行状态。

在电源模组上电后，主机和从机进入待机状态，主机和从机使用串口通信模式在串口通信路径上进行数据交互。

作为一种可选的具体实施方式，在主机和从机处于第一状态期间，主机和从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息，包括：主机采用串口通信模式在通信路径上向从机传输包含开机指示信息的第一信息，开机指示信息用于指示从机由当前状态转换为第二状态；和/或从机采用串口通信模式在通信路径上向主机传输包含参数信息的第一信息，该参数信息包括以下至少之一：最大输出电压值、最大输出电流值、最大输出功率值。

在实际应用中，在待机状态下，主机与从机通过串口通信，按照串口协议的方式，交换各自信息，包括各台机器的最大输出电压值、最大输出电流值、最大输出功率值等。主机获得各台从机的信息后，计算并联后总体的电压、电流等输出性能。

参数信息还可以包括电压和电流频率、相位、幅度等信息，从而控制其达到一致或小于容许误差，避免引起电源模组不稳定或某个机器工作异常。

在需要开机运行时，主机使用串口通信协议给从机下发开机指示信息；从机使用串口通信协议给主机回复应答信息，表示已收到主机发来的开机指示信息，可以开机运行，即可以由当前状态转换为运行状态。

应当说明的是，本实施例所限定的在主机和从机处于一次第一状态期间(即一个完整的第一状态，中间没有穿插如第二状态的其他状态)，主机和从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息，包括上述两个传输步骤中的任意一步即可；当然，也可以既包括从机向主机传输包含参数信息的第一信息的步骤，又包括主机向从机传输包含开机指示信息的第一信息的步骤。“和/或”中的“和”表述的含义是包括上述两个传输步骤，但其显然并不限定为两个传输步骤同时传输。

在主机使用串口通信协议给从机下发开机指示信息并且从机应答之后，主机和从机由待机状态转换为运行状态。

作为一种可选的具体实施方式，在主机和从机处于第二状态期间，主机和从机之间采用PWM通信模式在通信路径上传输第二信息，包括：主机采用PWM通信模式在通信路径上向从机发送包含第一指示信息的第二信息，第一指示信息通过第一频率的PWM信号传输，第一指示信息用于指示从机需要输出的电流大小。

例如，在运行状态下，主机利用现有的串口通信的通信路径，在上面发送PWM脉冲信号，PWM脉冲信号是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形，对模拟信号电平进行数字编码，也就是说，在本实施例中，通过调节PWM脉冲信号的占空比来对想要指示的电流大小进行表示。其中，占空比是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比。

从机对接收到的PWM脉冲信号进行捕捉，计算此脉冲信号的占空比，从而解析出当前的电流指令值(第一指示信息)。

考虑到常见的微控制单元(MCU)的性能指标，本实施例中第一频率的范围为100KHz-10MHz之间。

作为一种可选的具体实施方式，电源模组的主机和从机之间并联连接，主机和从机均为双向直流电源。主机对输出电压进行采样，根据指令电压和实际电压的差异，使用电压环计算出并联整体需要输出的总电流值；根据需要输出的总电流值生成第一指示信息，然后下发给各台从机。

各台从机只对输出电流进行控制。如此，各台从机只进行电流环控制，可以避免因多台机器同时对输出电压进行控制而造成的各台机器之间的不均流的问题，甚至避免在双向直流电源之间发生电流环流的可能。

传输第一指示信息的PWM信号具有第一占空比Duty，第一占空比可以根据电源模组需要输出的总电流值以及电源模组的总体最大输出电流值确定。

具体地，第一占空比的计算公式例如为以下公式1：

Duty＝C_a+(I_{Sum_Ref}/I_{Sum_Max})*C_b 公式1

其中，I_{Sum_Ref}为电源模组需要输出的总电流值；I_{Sum_Max}为电源模组的总体最大输出电流值的绝对值；C_a和C_b均为大于零的常数，C_a-C_b>0且C_a+C_b<1。

可以理解的，当电源模组需要输出正向最大输出电流时，即I_{Sum_Ref}＝I_{Sum_Max}时，Duty＝C_a+C_b；当电源模组不需要输出电流时，即I_{Sum_Ref}＝0时，Duty＝C_a；当电源模组需要输出负向最大输出电流时，即I_{Sum_Ref}＝-I_{Sum_Max}时，Duty＝C_a-C_b。

如此，解决了双向直流电源既需要输出正向电流又需要输出负向电流，从而第一指示信息需要既能够指示正向电流大小又能够指示负向电流的问题，实现了主机和从机为双向直流电源的机间关键信息的通信。

其中，第一占空比可以由主机确定，并发送给从机；C_a和C_b可以为主机和各从机分别获知或能够获知的常数。

作为一种可选的具体实施方式，第一指示信息用于指示从机需要输出的电流大小为I_{SlaveN_Ref}；I_{SlaveN_Ref}可以根据第一占空比和该台从机的最大输出电流值确定。

具体地，I_{SlaveN_Ref}例如通过公式2计算：

I_{SlaveN_Ref}＝I_{SlaveN_Max}*(Duty–C_a)÷C_b 公式2

其中，I_{SlaveN_Max}为从机的最大输出电流值的绝对值。

如果电源模组中包括多台从机，从机的数量为N且N大于等于2，则各台从机均可以根据公式2计算自身需要输出的电流大小。例如，对于编号为1的从机，其需要输出的电流大小I_{Slave1_Ref}＝I_{Slave1_Max}*(Duty–C_a)÷C_b。各台从机的最大输出电流值的绝对值显然可以相同，也可以不同。

如此，从机根据第一指示信息解析出第一占空比，根据第一占空比计算出需要输出的电流大小，从而及时、准确地输出需要输出的电流；最终，实现了电源模组对外及时且准确的输出。

作为一种可选的具体实施方式，主机和从机之间采用PWM通信模式在通信路径上传输第二信息，包括：当主机需要停机时，主机采用PWM通信模式在通信路径上向从机发送包含第二指示信息的第二信息，第二指示信息通过第二频率的PWM信号传输，第二指示信息用于指示从机由当前状态转换为第一状态；其中，第二频率与第一频率不同。

可以理解的，在运行状态中，如果主机需要停机，也需要迅速地向从机发送指令。在本实施方式中，通过采用PWM通信模式在串口通信的通信路径上发送包含第二指示信息的第二信息的方式实现。当各台从机捕获到第二信息为第二指示信息时，则全部停机，然后切换到待机状态，以串口通信模式、用串口通信协议的方式进行数据交换。第二频率与第一频率不同，以使得从机可以对第一指示信息和第二指示信息进行区分。

在实际应用中，考虑到第一指示信息的频率和占空比，第二频率至少是第一频率的8.3倍以上；如此，可以避免从机对第二指示信息的误判，即避免了对第二指示信息和第一指示信息混淆。

进一步地，第二频率例如为第一频率的10倍。第二频率为第一频率的10倍可以更简单容易地实现第二指示信息的发送。

第二频率优选为第一频率的10倍至25倍之间，从而在能够实现与第一指示信息区分的同时，尽可能保证从机能够快速准确地识别出第二指示信息。第二频率与第一频率的比例超过25倍，虽然能够使得从机快速地识别出第二指示信息，但是有可能导致一些干扰信号被错误地识别为第二指示信息。

为了保证第二指示信息发送的及时性，第二指示信息的PWM信号与第一指示信息的PWM信号在通信路径上叠加并传输。

作为一种可选的具体实施方式，主机和从机之间采用PWM通信模式在通信路径上传输第二信息，包括：当至少一从机需要停机时，从机采用PWM通信模式在通信路径上向主机发送包含第三指示信息的第二信息，第三指示信息通过第三频率的PWM信号传输，第三指示信息用于指示主机由当前状态转换为第一状态；其中，第三频率与第一频率不同。

可以理解的，在运行状态中，如果从机需要停机，需要迅速地向主机和其他从机(如果包括其他从机)发送消息。例如在从机发生故障无法继续运行时，需要及时向主机汇报情况，以使主机确定下一时刻的工作的内容。在本实施方式中，通过采用PWM通信模式在串口通信的通信路径上发送包含第三指示信息的第二信息的方式实现从机向主机汇报需要停机的需求。当主机捕获到第二信息为第三指示信息时，则停机，然后切换到待机状态，以串口通信模式、用串口通信协议的方式与从机之间进行数据交换。

这里，第三频率与第一频率不同，以使得从机可以对第三指示信息和第一指示信息进行区分。

第三频率可以与第二频率相同，也可以不同。第三频率与第二频率相同，有利于主机和从机对需要停机的指示信息的识别。

在实际应用中，考虑到第一指示信息的频率和占空比，第三频率至少是第一频率的8.3倍以上；如此，可以避免主机和其他从机对第三指示信息的误判，即避免了对第三指示信息和第一指示信息混淆。

进一步地，第三频率例如为第一频率的10倍。第三频率为第一频率的10倍可以更简单容易地实现第三指示信息的发送。

第三频率优选为第一频率的10倍至25倍之间，从而在能够实现与第一指示信息区分的同时，尽可能保证主机能够快速准确地识别出第三指示信息。第三频率与第一频率的比例超过25倍，虽然能够使得主机快速地识别出第三指示信息，但是有可能导致一些干扰信号被错误地识别为第三指示信息。

可选的，第三指示信息在传输第一指示信息的PWM信号为低电平期间发送。

第三指示信息的PWM信号例如与第一指示信息的PWM信号在通信路径上叠加并传输。

图3示出了本申请一具体示例提供的电源模组的结构，同时也示出了电源模组100中主机和从机之间通信连接的方式。如图所示，主机和从机在待机时通过串口通信，在运行时通过PWM脉冲通信，串口通信与PWM脉冲通信复用一个通信线路。主机中至少包括主机MCU和主机转换器(如485转换232的转换器)，从机中至少包括从机MCU和从机转换器(如485转换232的转换器)。配有不同标准串行接口的计算机、外部设备或智能仪器之间进行远程数据通信，需要进行标准串行接口的相互转换。485转换232的转换器兼容RS-232、RS-485标准，能够实现单端的RS-232信号和平衡差分的RS-485信号之间的转换。转换器将从其他机器接收到的信号传递至本机内部的MCU，本机内部的MCU在捕捉信号后进行信号的分析与处理；当需要发出消息时，由MCU控制转换器进行信号的发送。

下面，结合一具体示例对本申请提供的电源模组机间通信方法及其有益效果做进一步说明。

请参考图4，主从机之间串口通信与PWM通信切换的流程为：

上电后，主机和从机进入待机模式，电源模组机间使用串口通信模式进行通信；当需要传递信息时，主从机之间使用串口通信协议进行数据交互，按照串口协议的方式，交换各自信息，包括各台机器的最大输出电压、最大输出电流、最大输出功率等。

当需要开机运行时，主机使用串口通信协议给从机下发开机命令，从机应答，表示收到主机发来的开机命令，可以开机运行；接下来，主机和从机进入运行状态，电源模组机间进入PWM通信模式。

主机和从机进入运行状态，使用PWM通信模式。主机通过PWM通信模式给从机下发电流指令，具体例如发送频率为f1的PWM信号；从机捕捉此PWM信号，计算PWM占空比，转换成对应的电流指令值。

主机通过PWM通信模式给从机下发电流指令，具体方法为：主机以PWM脉冲信号的方式，将电流指令下发给各个从机，PWM频率为f1。图5所示为PWM脉冲指令的波形示意图；如图所示，PWM脉冲频率越高，电流指令传递的速度就越快，电流环控制的带宽就越高；优选的，将PWM脉冲的频率设置为100KHz-10MHz之间。

设计PWM脉冲占空比与电流指令之间的转换方法如下：各双向直流电源并联，主机先通过串口通信的方式，获得各台从机的信息，得到并联后总体的最大输出电流能力，计算出总最大输出电流绝对值I_{Sum_Max}：

I_{Sum_Max}＝I_{Master1_Max}+I_{Slave2_Max}+…I_{SlaveN_Max} 公式3

其中，I_{Master1_Max}、I_{Slave2_Max}……I_{SlaveN_Max}为各从机的最大输出电流绝对值。

运行状态下，主机电压环运行，计算得到一个需要输出的总电流指令I_{Sum_Ref}；总电流指令除以总最大输出电流绝对值，得到PWM脉冲的占空比，这里以公式1中C_a＝50％、C_b＝40％为例，得到具体示例中占空比的计算公式4：

Duty＝50％+(I_{Sum_Ref}/I_{Sum_Max})*40％ 公式4

即，需要输出正向最大电流时，PWM脉冲信号的占空比为90％(周期为T，参考图5中波形A，此时脉冲信号的占空比为0.9T)；需要输出0电流时，占空比为50％(参考图5中波形B，此时脉冲信号的占空比为0.5T)；需要输出负向最大电流时，占空比为10％(参考图5中波形C，此时脉冲信号的占空比为0.1T)。

各台从机解析PWM占空比，得到指令电流；例如，第N台从机需要输出的电流大小I_{SlaveN_Ref}采用下面的公式5计算：

I_{SlaveN_Ref}＝I_{SlaveN_Max}*(Duty–50％)÷40％ 公式5

即，PWM脉冲信号的占空比为90％时，需要输出的电流大小I_{SlaveN_Ref}＝+100％*I_{SlaveN_Max}；占空比为50％时，需要输出的电流大小I_{SlaveN_Ref}＝0％*I_{SlaveN_Max}；占空比为10％时，需要输出的电流大小I_{SlaveN_Ref}＝-100％*I_{SlaveN_Max}。

正常运行时，主机、从机都具备在信号线上发送PWM、接收捕捉PWM的功能，从而协同对外供电。但主机和从机显然不会一直处于运行状态，基于运行需求或特殊情况，主机和从机可能需要从运行状态退出，即需要停机。

当主机需要停机时，将频率为f1的PWM信号修改为频率f2；从机检测到PWM频率变为f2后，进入停机状态。然后主机、从机再进入待机状态，使用串口通信协议进行数据交换。具体地，主机将PWM频率从f1修改为f2，f2的频率例如设置为f1的10倍，占空比为50％；当各台从机检测到PWM信号的频率变为f2时，全部停机，然后切换到串口通信模式，用串口通信协议的方式进行数据交换。PWM脉冲指令的波形示意图如图6所示。

当从机需要停机时，如某一台需要停机的从机，在主机发出的f1频率的PWM信号的低电平时刻，向信号线上发送f2频率的PWM信号；主机与其他从机检测到f2频率的PWM信号，进入停机状态；然后主机、从机再进入待机状态，使用串口通信协议进行数据交换。具体地，例如某一台从机出现故障，该故障从机会持续检测信号线上PWM的电平状态；当信号线上的PWM为低电平时，该故障从机向信号线上发送一帧频率为f2、占空比为50％的PWM信号，f2的频率例如设置为f1的10倍。此时主机以及其他正常运行的从机发现信号线上出现频率为f2的PWM时，全部进入停机，并切换到串口通信模式，再用串口通信协议的方式进行数据交换。此过程PWM脉冲指令的波形示意图如图7所示。

如此，在本具体示例中，多台双向直流电源并机时，复用现有的串口通信线，在通信线上发送高频PWM脉冲，根据脉冲的占空比来确定当前指令电流的大小，快速解析电流指令信号；从而提供了一种串口通讯与PWM通信在一条通信线上的实现方法。

本具体示例复用现有通信线路，对通信方式进行改进，提高并机性能。待机时，在通信线上进行串口通信，主从机使用串口通信协议，来实现大量复杂数据交互；运行时，在通信线上发送高频PWM脉冲信号，主从机通过对PWM信号解析来进行高速通信。如此，可以实现至少如下有益效果：一方面，双向直流电源并联运行，实现关键信号高速通信；不需要进行复杂的通信协议解析，在1个PWM脉冲周期，解析出脉宽占空比就能获得当前的电流指令值；另一方面，复用现有的通信线路，不需要增加额外的通信线，就能够实现串口通讯与PWM通信方式共存；此外，通过一根信号线，在待机时使用串口通讯，运行时使用PWM通讯，本具体示例还设计了在这两种模式间切换的具体方法。

此外，本申请实施例还提供了一种电源模组。请参考图1和图3，如图所示，电源模组100包括主机和从机，并且，主机和从机之间采用如前述任一电源模组机间通信方法实施例中的电源模组机间通信方法进行通信。

需要说明的是，本申请实施例提供的电源模组实施例与电源模组机间通信方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本发明的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不对本发明专利的保护范围进行限制。

Claims (10)

1.一种电源模组机间通信方法，其特征在于，所述电源模组包括主机和从机，所述方法包括：

在所述主机和所述从机处于第一状态期间，所述主机和所述从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息；

在所述主机和所述从机处于第二状态期间，所述主机和所述从机之间采用脉冲宽度调制PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，所述第二信息包含用于对所述从机的运行参数进行控制的指示信息；

其中，所述第一状态包括待机状态，所述第二状态包括运行状态。

2.根据权利要求1所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

所述主机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述从机发送包含第一指示信息的第二信息，所述第一指示信息通过第一频率的PWM信号传输，所述第一指示信息用于指示所述从机需要输出的电流大小。

3.根据权利要求2所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

当所述主机需要停机时，所述主机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述从机发送包含第二指示信息的第二信息，所述第二指示信息通过第二频率的PWM信号传输，所述第二指示信息用于指示所述从机由当前状态转换为所述第一状态；其中，所述第二频率与所述第一频率不同。

4.根据权利要求3所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述第二频率是所述第一频率的8.3倍以上。

5.根据权利要求2所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述主机和所述从机之间采用PWM通信模式在所述通信路径上传输第二信息，包括：

当至少一所述从机需要停机时，所述从机采用PWM通信模式在所述通信路径上向所述主机发送包含第三指示信息的第二信息，所述第三指示信息通过第三频率的PWM信号传输，所述第三指示信息用于指示所述主机由当前状态转换为所述第一状态；其中，所述第三频率与所述第一频率不同。

6.根据权利要求5所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述第三指示信息在传输所述第一指示信息的PWM信号为低电平期间发送。

7.根据权利要求2所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述电源模组的所述主机和所述从机之间并联连接，所述主机和所述从机均为双向直流电源；

传输所述第一指示信息的PWM信号具有第一占空比Duty，且

Duty＝C_a+(I_{Sum_Ref}/I_{Sum_Max})*C_b，

其中，I_{Sum_Ref}为所述电源模组需要输出的总电流值；I_{Sum_Max}为所述电源模组的总体最大输出电流值的绝对值；C_a和C_b均为大于零的常数，C_a-C_b>0且C_a+C_b<1。

8.根据权利要求7所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述第一指示信息用于指示所述从机需要输出的电流大小为I_{SlaveN_Ref}，

I_{SlaveN_Ref}＝I_{SlaveN_Max}*(Duty–C_a)÷C_b，

其中，I_{SlaveN_Max}为所述从机的最大输出电流值的绝对值。

9.根据权利要求1所述的电源模组机间通信方法，其特征在于，所述主机和所述从机之间采用串口通信模式在通信路径上传输第一信息，包括：

所述主机采用串口通信模式在所述通信路径上向所述从机传输包含开机指示信息的第一信息，所述开机指示信息用于指示所述从机由当前状态转换为所述第二状态；和/或

所述从机采用串口通信模式在所述通信路径上向所述主机传输包含参数信息的第一信息，所述参数信息包括以下至少之一：最大输出电压值、最大输出电流值、最大输出功率值。

10.一种电源模组，包括主机和从机，其特征在于，所述主机和所述从机之间采用如权利要求1-9中任意一项所述的电源模组机间通信方法通信。

Images