專利名稱：基于數(shù)字化管理和高容量電池應用的直流電源系統(tǒng)裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于數(shù)字化管理和高容量電池應用的直流電源系統(tǒng)裝置及其控制方法，它克服了以往技術的不足之處。本發(fā)明的技術解決方案是包括了電壓采樣電路模塊、電流采樣電路模塊、遙控與返校電路模塊、鋰電池溫度檢測模塊，還包括有電源系統(tǒng)主板和開關電源模塊，其中開關電源模塊由主220V和備220V電源輸入，開關電源模塊輸出主供電源及鋰電池充電電源,主供電源輸入至DSP系統(tǒng)、DC - DC模塊及終端，DC - DC模塊輸出至通信設備；鋰電池充電電源經(jīng)繼電開關輸入至鋰電池，鋰電池放電至主供電源、電源系統(tǒng)主板的開關操作模塊及回路開關，回路開關輸出至放電電路，放電電路輸出至鋰電池。各電源輸出輸入端前均設有電壓采樣電路模塊，鋰電池輸入端和輸出端均設有電流采樣電路模塊，另外鋰電池設有溫度檢測模塊，繼電開關及回路開關均設有遙控與返校電路模塊。以上本發(fā)明所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于包括以下四個部分控制模塊
A、系統(tǒng)底層驅動和服務；
B、通信管理模塊；
C、數(shù)據(jù)采集與計算模塊；
D、遙控與狀態(tài)指示模塊。上述A部分控制模塊包括以下步驟
UART通訊接口模塊提供UART通訊接口，抽象出UART接口的通用類型描述，并依此定義系統(tǒng)中所有的UART接口，提供對這些接口的打開、設置、關閉、讀寫操作；
IO 口操作提供采集器面板LED指示燈的操作接口，定義LED的功能和點亮、熄滅操作接口，提供遙控繼電器的操作接口，定義繼電器的分閘、合閘操作接口，提供遙信監(jiān)測的操作接口，定義遙信量的開關輸入狀態(tài)；
RTC時鐘接口操作提供外部時鐘讀、寫和初始化接口 ；
外部EEPROM的驅動接口 提供EEPROM讀、寫、擦除和初始化操作接口 ；溫度傳感器驅動模塊提供溫度測量和初始化操作的接口。以上所述B部分控制模塊包括以下步驟
101協(xié)議處理接口模塊提供與通信管理機通信的101協(xié)議處理接口 ；
調試校準協(xié)議處理接口模塊提供調試時結果輸出的協(xié)議處理接口和校準的協(xié)議處理接口。所述C部分控制模塊包括以下步驟
采樣計算模塊將各路的采樣數(shù)據(jù)求方均根值然后用校準值計算得到各路電壓電流的計算值；
遙信采集模塊實現(xiàn)遙信量的采集和虛遙信的判斷，實現(xiàn)告警的檢測。本發(fā)明所述的D部分控制模塊包括以下步驟
控制模塊實現(xiàn)電池智能管理的控制和輸入輸出投切的控制；
狀態(tài)指示模塊實現(xiàn)面板上LED指示燈的控制。電源系統(tǒng)各交流輸入、電池輸入、直流輸出等端口電壓狀態(tài)的實時監(jiān)測，并進行統(tǒng)計分析與上報；由于鋰電池對溫度、充電電壓、過充電、過放電等參數(shù)較為敏感，而且與其使用壽命密切相關，所以數(shù)字化電源系統(tǒng)對此具有一套完整的鋰電池應用的安全管理機制，主要包括
1、鋰電池電芯溫度監(jiān)測與實時告警上報；
2、充電電壓監(jiān)測與控制當出現(xiàn)充電電壓超出限值的異常情況時，控制單元將切除充電電源并記錄事件和上報，防止電池充電過壓；同樣，數(shù)字化系統(tǒng)同樣具有過放電監(jiān)測與電池輸出切除的功能；
3、極端異常閉環(huán)處理機制鋰電池在任何應用狀態(tài)下(充電、放電等)，當數(shù)字化系統(tǒng)控制單元失去控制的極端情況下，鋰電池充電回路將自動斷開，防止電池過充，過放的時候則斷開輸出。本發(fā)明的優(yōu)點在于該配網(wǎng)自動化終端電源裝置，支持后備鋰電池或鉛酸電池的使用，系統(tǒng)主要起到提供穩(wěn)定電源輸出、電源數(shù)字化管理、電源輸入輸出端口監(jiān)測及保護的作用，同時保證了足夠的電源輸出功率供給開關操作機構進行開關操作使用。電源系統(tǒng)具有輸出穩(wěn)定、輸出精度高、高集成度、低功耗、可靠性強、安全的電池管理等特點。完全符合《Q/⑶001 1137. 01-2008廣東電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)技術規(guī)范》、《廣州供電局開關房綜合房配電終端結構設計規(guī)范》、《廣州供電局配網(wǎng)自動化終端設備技術規(guī)范》和《DL/T634. 5101遠動設備及系統(tǒng)第5部分傳輸規(guī)約第101篇基本遠動任務配套標準通信協(xié)議》的相關要求。
圖I是本發(fā)明的電源及內部三遙系統(tǒng)構造示意圖。圖2是本發(fā)明的電源整體構造示意圖。圖3是本發(fā)明的電源主板輸出回路構造示意圖。圖4是本發(fā)明的電池系統(tǒng)接入回路構造示意圖。圖5是本發(fā)明的控制方法方框圖。圖6是本發(fā)明的遙信檢測的流程圖。圖7是本發(fā)明的活化按鍵檢測流程圖。
圖8是本發(fā)明的UART模塊的工作流程。圖9是本發(fā)明的AD子模采樣流程。圖10是本發(fā)明的溫度傳感器子模塊流程圖。圖11是本發(fā)明的采樣計算模塊。圖12是本發(fā)明的電池欠壓告警檢測。圖13是本發(fā)明的電池低壓告警檢測。圖14是本發(fā)明的電池過熱告警。
具體實施例方式實施例I
根據(jù)圖I、圖2、圖3及圖4所示，在電壓采樣電路模塊、電流采樣電路模塊、遙控與返校電路模塊、鋰電池溫度檢測模塊的基礎上，本發(fā)明特別在于還包括有電源系統(tǒng)主板和開關電源模塊，其中開關電源模塊由主220V和備220V電源輸入，開關電源模塊輸出主供電源及鋰電池充電電源，主供電源輸入至DSP系統(tǒng)、DC - DC模塊及終端，DC - DC模塊輸出至通信設備；鋰電池充電電源經(jīng)繼電開關輸入至鋰電池，鋰電池放電至主供電源、電源系統(tǒng)主板的開關操作模塊及回路開關，回路開關輸出至放電電路，放電電路輸出至鋰電池。各電源輸出輸入端前均設有電壓米樣電路模塊，鋰電池輸入端和輸出端均設有電流采樣電路模塊，另外鋰電池設有溫度檢測模塊，繼電開關及回路開關均設有遙控與返校電路模塊。實施例2
根據(jù)圖5至圖14所示，直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于包括以下四個部分控制模塊
A、系統(tǒng)底層驅動和服務；
B、通信管理模塊；
C、數(shù)據(jù)采集與計算模塊；
D、遙控與狀態(tài)指示模塊。上述A部分控制模塊包括以下步驟
UART通訊接口模塊提供UART通訊接口，抽象出UART接口的通用類型描述，并依此定義系統(tǒng)中所有的UART接口，提供對這些接口的打開、設置、關閉、讀寫操作；
IO 口操作提供采集器面板LED指示燈的操作接口，定義LED的功能和點亮、熄滅操作接口，提供遙控繼電器的操作接口，定義繼電器的分閘、合閘操作接口，提供遙信監(jiān)測的操作接口，定義遙信量的開關輸入狀態(tài)；
RTC時鐘接口操作提供外部時鐘讀、寫和初始化接口 ；
外部EEPROM的驅動接口 提供EEPROM讀、寫、擦除和初始化操作接口 ；
溫度傳感器驅動模塊提供溫度測量和初始化操作的接口。以上所述B部分控制模塊包括以下步驟
101協(xié)議處理接口模塊提供與通信管理機通信的101協(xié)議處理接口 ；
調試校準協(xié)議處理接口模塊提供調試時結果輸出的協(xié)議處理接口和校準的協(xié)議處理接口。
所述C部分控制模塊包括以下步驟
采樣計算模塊將各路的采樣數(shù)據(jù)求方均根值然后用校準值計算得到各路電壓電流的計算值；
遙信采集模塊實現(xiàn)遙信量的采集和虛遙信的判斷，實現(xiàn)告警的檢測。本發(fā)明所述的D部分控制模塊包括以下步驟 控制模塊實現(xiàn)電池智能管理的控制和輸入輸出投切的控制；
狀態(tài)指示模塊實現(xiàn)面板上LED指示燈的控制。
權利要求
1.基于數(shù)字化管理和高容量電池應用的直流電源系統(tǒng)裝置，包括了電壓采樣電路模塊、電流采樣電路模塊、遙控與返校電路模塊、鋰電池溫度檢測模塊，其特征在于還包括有電源系統(tǒng)主板和開關電源模塊，其中開關電源模塊由主220V和備220V電源輸入，開關電源模塊輸出主供電源及鋰電池充電電源，主供電源輸入至DSP系統(tǒng)、DC - DC模塊及終端，DC - DC模塊輸出至通信設備；鋰電池充電電源經(jīng)繼電開關輸入至鋰電池，鋰電池放電至主供電源、電源系統(tǒng)主板的開關操作模塊及回路開關，回路開關輸出至放電電路，放電電路輸出至鋰電池；各電源輸出輸入端前均設有電壓采樣電路模塊，鋰電池輸入端和輸出端均設有電流采樣電路模塊，另外鋰電池設有溫度檢測模塊，繼電開關及回路開關均設有遙控與返校電路模塊。
2.根據(jù)權利要求I所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于包括以下四個部分控制模塊 A、系統(tǒng)底層驅動和服務； B、通信管理模塊； C、數(shù)據(jù)采集與計算模塊； D、遙控與狀態(tài)指示模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于A部分控制模塊包括以下步驟 UART通訊接口模塊提供UART通訊接口，抽象出UART接口的通用類型描述，并依此定義系統(tǒng)中所有的UART接口，提供對這些接口的打開、設置、關閉、讀寫操作； IO 口操作提供采集器面板LED指示燈的操作接口，定義LED的功能和點亮、熄滅操作接口，提供遙控繼電器的操作接口，定義繼電器的分閘、合閘操作接口，提供遙信監(jiān)測的操作接口，定義遙信量的開關輸入狀態(tài)； RTC時鐘接口操作提供外部時鐘讀、寫和初始化接口 ； 外部EEPROM的驅動接口 提供EEPROM讀、寫、擦除和初始化操作接口 ； 溫度傳感器驅動模塊提供溫度測量和初始化操作的接口。
4.根據(jù)權利要求2所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于B部分控制模塊包括以下步驟 101協(xié)議處理接口模塊提供與通信管理機通信的101協(xié)議處理接口 ； 調試校準協(xié)議處理接口模塊提供調試時結果輸出的協(xié)議處理接口和校準的協(xié)議處理接口。
5.根據(jù)權利要求2所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于C部分控制模塊包括以下步驟 采樣計算模塊將各路的采樣數(shù)據(jù)求方均根值然后用校準值計算得到各路電壓電流的計算值； 遙信采集模塊實現(xiàn)遙信量的采集和虛遙信的判斷，實現(xiàn)告警的檢測。
6.根據(jù)權利要求2所述的直流電源系統(tǒng)電路的控制方法，其特征在于D部分控制模塊包括以下步驟 控制模塊實現(xiàn)電池智能管理的控制和輸入輸出投切的控制； 狀態(tài)指示模塊實現(xiàn)面板上LED指示燈的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于數(shù)字化管理和高容量電池應用的直流電源系統(tǒng)裝置及其控制方法，具體地說是自動化終端電源系統(tǒng)電路裝置及其控制方法。它公開了直流電源系統(tǒng)電路裝置主要由電源系統(tǒng)主板和開關電源模塊組成，另外還公開了該直流電源系統(tǒng)電路裝置的控制方法。它具有輸出穩(wěn)定、輸出精度高、高集成度、低功耗、可靠性強、安全的電池管理等特點。
文檔編號H02J7/34GK102856968SQ20111045735
公開日2013年1月2日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者陳東俞, 楊亞明, 范健文, 盧恩 申請人:廣州市捷信通科技發(fā)展有限公司