本發(fā)明涉及外部電源供電管理，具體地說(shuō)，涉及一種基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、外部供電的裝置或設(shè)備，當(dāng)外部電源失效以后，需要后備電源能立即切換并能堅(jiān)持10-20秒且立即保存和上傳當(dāng)前信息。

2、現(xiàn)有的技術(shù)方案大多是采用鋰電池作為后備電源，使用專用的充放電管理芯片來(lái)進(jìn)行充放電管理和電源切換，采用此類方案一是需要專用的管理芯片，二是鋰電池的使用環(huán)境不太適合工業(yè)類設(shè)備使用，因?yàn)楣I(yè)類設(shè)備一般要求更寬的溫度范圍和更嚴(yán)苛的外部環(huán)境，鋰電池在極端環(huán)境有可能會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)低活性丟失導(dǎo)致容量驟減，或者溫度過(guò)高導(dǎo)致失效起火，所以工業(yè)類設(shè)備的后備電源一般不使用鋰電池而大多使用超級(jí)電容。

3、對(duì)于使用超級(jí)電容作為后備電源的方案，因?yàn)槌?jí)電容放電過(guò)程中電壓會(huì)逐漸降低，一般使用中會(huì)將超級(jí)電容放在dcdc電源輸入端，dcdc模塊的輸入電壓一般用24v或48v，超級(jí)電容單體電壓為2.7v，24v系統(tǒng)一般要串聯(lián)10只或更多，48v系統(tǒng)則需要串聯(lián)20只或更多，占用體積大，成本高；而且超級(jí)電容低壓部分的很多容量沒(méi)有辦法完全利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的切換方法采用后備電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的問(wèn)題，提出一種基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)及方法；與外部主電源的輸出端連接，包括后備電源切換模塊、開(kāi)源鴻蒙cpu模塊；首先根據(jù)從外部電源獲取的電壓信號(hào)，升壓得到升壓的電壓信號(hào)；然后根據(jù)升壓的電壓信號(hào)，分析外部主電源的紋波和質(zhì)量，生成濾波信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整后備電源切換模塊的濾波效果，并通過(guò)分布式軟總線上傳至云端；通過(guò)相應(yīng)的升壓、穩(wěn)壓和切換實(shí)現(xiàn)無(wú)壓降的無(wú)縫切換，基于分布式軟總線的鴻蒙系統(tǒng)，協(xié)議小巧、輕量化，非常利于物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。

2、本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)內(nèi)容如下：

3、一種基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，與外部主電源的輸出端連接，包括后備電源切換模塊、開(kāi)源鴻蒙cpu模塊；

4、所述后備電源切換模塊的輸入端與外部主電源的輸出端連接，所述后備電源切換模塊的輸出端與開(kāi)源鴻蒙cpu模塊的輸入端連接；

5、所述開(kāi)源鴻蒙cpu模塊的輸出端與后備電源切換模塊連接，并通過(guò)分布式軟總線與云端連接；

6、所述后備電源切換模塊，用于根據(jù)從外部電源獲取的電壓信號(hào)，升壓得到升壓的電壓信號(hào)；

7、所述開(kāi)源鴻蒙cpu模塊，用于根據(jù)升壓的電壓信號(hào)，分析外部主電源的紋波和質(zhì)量，生成濾波信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整后備電源切換模塊的濾波效果，并通過(guò)分布式軟總線上傳至云端。

8、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述開(kāi)源鴻蒙cpu模塊包括采集模塊、控制模塊；

9、所述采集模塊的輸入端與所述后備電源切換模塊的輸出端連接，所述采樣模塊的輸出端與所述控制模塊的輸入端連接；

10、所述控制模塊的輸出端與所述后備電源切換模塊、云端連接；

11、所述采集模塊，用于實(shí)時(shí)從后備電源切換模塊采集升壓的電壓信號(hào)；

12、所述控制模塊，用于與采集模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，根據(jù)采集的升壓的電壓信號(hào)，分析電源的紋波和電源質(zhì)量，并實(shí)時(shí)計(jì)算控制參數(shù)，并根據(jù)控制參數(shù)生成濾波信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整后備電源切換模塊的濾波效果，并通過(guò)分布式軟總線上傳至云端。

13、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述開(kāi)源鴻蒙cpu模塊還包括動(dòng)態(tài)功率管理模塊；

14、所述動(dòng)態(tài)功率管理模塊的輸入端與所述采樣模塊的輸出端連接，所述動(dòng)態(tài)功率調(diào)整模塊的輸出端通過(guò)分布式軟總線與云端連接；

15、所述動(dòng)態(tài)功率管理模塊，用于根據(jù)設(shè)定的超級(jí)電容的剩余電量，動(dòng)態(tài)調(diào)整供電策略，并通過(guò)分布式軟總線在云端智能控制，監(jiān)測(cè)功耗情況；當(dāng)電量充足時(shí)，運(yùn)行高性能模式；當(dāng)電量低時(shí)，切換至低功耗模式，延長(zhǎng)后備供電時(shí)間。

16、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述后備電源切換模塊包括超級(jí)電容單元、dcdc升壓?jiǎn)卧?、雙路無(wú)壓降無(wú)縫切換單元；

17、所述超級(jí)電容單元的輸入端與外部主電源的輸出端連接，所述超級(jí)電容單元的輸出端與dcdc升壓?jiǎn)卧妮斎攵诉B接；

18、所述雙路無(wú)壓降無(wú)縫切換單元的輸入端與所述dcdc升壓?jiǎn)卧妮敵龆诉B接，所述雙路無(wú)壓降無(wú)縫切換單元的輸出端與所述采樣模塊連接，所述雙路無(wú)壓降無(wú)縫切換單元的受控端與所述控制模塊的輸出端連接。

19、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述雙路無(wú)壓降無(wú)縫切換單元包括mos管單元、濾波單元；

20、所述mos管單元的輸入端與所述dcdc升壓?jiǎn)卧妮敵龆诉B接，所述mos管單元的輸出端與所述濾波模塊的輸入端連接，所述mos管單元的受控端與所述控制模塊的輸出端連接；

21、所述濾波模塊的輸出端與所述采樣模塊的輸入端連接。

22、基于上述提出的基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，提出一種基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理方法，基于上述的基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體包括：

23、從外部主電源獲取電壓信號(hào)，根據(jù)超級(jí)電容升壓得到升壓后的電壓信號(hào)；

24、根據(jù)升壓后的電壓信號(hào)，分析外部主電源的紋波和質(zhì)量，生成濾波信號(hào)；

25、根據(jù)所述濾波信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波效果，并通過(guò)分布式軟總線上傳至云端。

26、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理方法還包括：

27、根據(jù)升壓后的電壓信號(hào)，調(diào)用波紋分離算法，得到波紋參考信號(hào)和波紋的主要頻率；

28、根據(jù)設(shè)定的濾波特性，構(gòu)建濾波傳遞函數(shù)；

29、根據(jù)濾波傳遞函數(shù)調(diào)整濾波介入程度和濾波效果，得到濾波等效值；

30、根據(jù)濾波等效值、波紋參考信號(hào)、波紋的主要頻率，動(dòng)態(tài)分析波紋干擾，并計(jì)算控制參數(shù)；

31、根據(jù)控制參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)波紋大小，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性濾波。

32、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述濾波傳遞函數(shù)為：

33、h＝uout/uin＝k1*(1/1-x12l1c1)+k1*(1/1-x22l2c2)+...+kn*(1/1-xn2lncn)；

34、其中，k值為mos管動(dòng)態(tài)控制的等效值，n＝1,2,...,n，xn為設(shè)定的濾波特性。

35、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理方法還包括：

36、根據(jù)獲取超級(jí)電容的剩余電量，動(dòng)態(tài)調(diào)整供電策略；當(dāng)剩余電量大于q1的時(shí)候，執(zhí)行高電量策略，按正常規(guī)則運(yùn)行程序；當(dāng)剩余電量大于q2，小于q1時(shí)，停掉顯示和一些優(yōu)先級(jí)比較低的程序，減小系統(tǒng)功耗；當(dāng)剩余電量小于q3時(shí)，停掉所有非必要的程序，只運(yùn)行最小系統(tǒng)程序，進(jìn)一步減小功耗，提高電能利用效率，延長(zhǎng)系統(tǒng)的后備供電時(shí)間。

37、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的板載后備電源動(dòng)態(tài)管理方法還包括：

38、調(diào)用自學(xué)習(xí)算法分析歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)外部電源的質(zhì)量變化總結(jié)運(yùn)行規(guī)律，并建立運(yùn)行模型，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)將不同的濾波模塊板卡的電能質(zhì)量一直保持在較高狀態(tài)，提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行穩(wěn)定性。

39、本發(fā)明具有以下有益效果：

40、(1)本發(fā)明通過(guò)加入基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的采樣模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸入電壓、超級(jí)電容電壓、輸出電壓等信息，利用開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的分布式軟總線將監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)上送到云端。信息上送基于分布式軟總線的鴻蒙系統(tǒng)，協(xié)議小巧、輕量化，非常利于此種物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。

41、(2)本發(fā)明通過(guò)引入動(dòng)態(tài)功率管理模塊，根據(jù)系統(tǒng)需求和超級(jí)電容的剩余電量，動(dòng)態(tài)調(diào)整供電策略；提高了電能利用效率，延長(zhǎng)系統(tǒng)的后備供電時(shí)間。

42、(3)本發(fā)明通過(guò)加入基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化電源切換和功率管理；通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，提高整體性能和效率。