专利名称：基于数字化管理和高容量电池应用的直流电源系统装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及基于数字化管理和高容量电池应用的直流电源系统装置及其控制方法，它克服了以往技术的不足之处。本发明的技术解决方案是包括了电压采样电路模块、电流采样电路模块、遥控与返校电路模块、锂电池温度检测模块，还包括有电源系统主板和开关电源模块，其中开关电源模块由主220V和备220V电源输入，开关电源模块输出主供电源及锂电池充电电源,主供电源输入至DSP系统、DC - DC模块及终端，DC - DC模块输出至通信设备；锂电池充电电源经继电开关输入至锂电池，锂电池放电至主供电源、电源系统主板的开关操作模块及回路开关，回路开关输出至放电电路，放电电路输出至锂电池。各电源输出输入端前均设有电压采样电路模块，锂电池输入端和输出端均设有电流采样电路模块，另外锂电池设有温度检测模块，继电开关及回路开关均设有遥控与返校电路模块。以上本发明所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于包括以下四个部分控制模块
A、系统底层驱动和服务；
B、通信管理模块；
C、数据采集与计算模块；
D、遥控与状态指示模块。上述A部分控制模块包括以下步骤
UART通讯接口模块提供UART通讯接口，抽象出UART接口的通用类型描述，并依此定义系统中所有的UART接口，提供对这些接口的打开、设置、关闭、读写操作；
IO 口操作提供采集器面板LED指示灯的操作接口，定义LED的功能和点亮、熄灭操作接口，提供遥控继电器的操作接口，定义继电器的分闸、合闸操作接口，提供遥信监测的操作接口，定义遥信量的开关输入状态；
RTC时钟接口操作提供外部时钟读、写和初始化接口 ；
外部EEPROM的驱动接口 提供EEPROM读、写、擦除和初始化操作接口 ；温度传感器驱动模块提供温度测量和初始化操作的接口。以上所述B部分控制模块包括以下步骤
101协议处理接口模块提供与通信管理机通信的101协议处理接口 ；
调试校准协议处理接口模块提供调试时结果输出的协议处理接口和校准的协议处理接口。所述C部分控制模块包括以下步骤
采样计算模块将各路的采样数据求方均根值然后用校准值计算得到各路电压电流的计算值；
遥信采集模块实现遥信量的采集和虚遥信的判断，实现告警的检测。本发明所述的D部分控制模块包括以下步骤
控制模块实现电池智能管理的控制和输入输出投切的控制；
状态指示模块实现面板上LED指示灯的控制。电源系统各交流输入、电池输入、直流输出等端口电压状态的实时监测，并进行统计分析与上报；由于锂电池对温度、充电电压、过充电、过放电等参数较为敏感，而且与其使用寿命密切相关，所以数字化电源系统对此具有一套完整的锂电池应用的安全管理机制，主要包括
1、锂电池电芯温度监测与实时告警上报；
2、充电电压监测与控制当出现充电电压超出限值的异常情况时，控制单元将切除充电电源并记录事件和上报，防止电池充电过压；同样，数字化系统同样具有过放电监测与电池输出切除的功能；
3、极端异常闭环处理机制锂电池在任何应用状态下(充电、放电等)，当数字化系统控制单元失去控制的极端情况下，锂电池充电回路将自动断开，防止电池过充，过放的时候则断开输出。本发明的优点在于该配网自动化终端电源装置，支持后备锂电池或铅酸电池的使用，系统主要起到提供稳定电源输出、电源数字化管理、电源输入输出端口监测及保护的作用，同时保证了足够的电源输出功率供给开关操作机构进行开关操作使用。电源系统具有输出稳定、输出精度高、高集成度、低功耗、可靠性强、安全的电池管理等特点。完全符合《Q/⑶001 1137. 01-2008广东电网配电自动化系统技术规范》、《广州供电局开关房综合房配电终端结构设计规范》、《广州供电局配网自动化终端设备技术规范》和《DL/T634. 5101远动设备及系统第5部分传输规约第101篇基本远动任务配套标准通信协议》的相关要求。
图I是本发明的电源及内部三遥系统构造示意图。图2是本发明的电源整体构造示意图。图3是本发明的电源主板输出回路构造示意图。图4是本发明的电池系统接入回路构造示意图。图5是本发明的控制方法方框图。图6是本发明的遥信检测的流程图。图7是本发明的活化按键检测流程图。
图8是本发明的UART模块的工作流程。图9是本发明的AD子模采样流程。图10是本发明的温度传感器子模块流程图。图11是本发明的采样计算模块。图12是本发明的电池欠压告警检测。图13是本发明的电池低压告警检测。图14是本发明的电池过热告警。
具体实施例方式实施例I
根据图I、图2、图3及图4所示，在电压采样电路模块、电流采样电路模块、遥控与返校电路模块、锂电池温度检测模块的基础上，本发明特别在于还包括有电源系统主板和开关电源模块，其中开关电源模块由主220V和备220V电源输入，开关电源模块输出主供电源及锂电池充电电源，主供电源输入至DSP系统、DC - DC模块及终端，DC - DC模块输出至通信设备；锂电池充电电源经继电开关输入至锂电池，锂电池放电至主供电源、电源系统主板的开关操作模块及回路开关，回路开关输出至放电电路，放电电路输出至锂电池。各电源输出输入端前均设有电压米样电路模块，锂电池输入端和输出端均设有电流采样电路模块，另外锂电池设有温度检测模块，继电开关及回路开关均设有遥控与返校电路模块。实施例2
根据图5至图14所示，直流电源系统电路的控制方法，其特征在于包括以下四个部分控制模块
A、系统底层驱动和服务；
B、通信管理模块；
C、数据采集与计算模块；
D、遥控与状态指示模块。上述A部分控制模块包括以下步骤
UART通讯接口模块提供UART通讯接口，抽象出UART接口的通用类型描述，并依此定义系统中所有的UART接口，提供对这些接口的打开、设置、关闭、读写操作；
IO 口操作提供采集器面板LED指示灯的操作接口，定义LED的功能和点亮、熄灭操作接口，提供遥控继电器的操作接口，定义继电器的分闸、合闸操作接口，提供遥信监测的操作接口，定义遥信量的开关输入状态；
RTC时钟接口操作提供外部时钟读、写和初始化接口 ；
外部EEPROM的驱动接口 提供EEPROM读、写、擦除和初始化操作接口 ；
温度传感器驱动模块提供温度测量和初始化操作的接口。以上所述B部分控制模块包括以下步骤
101协议处理接口模块提供与通信管理机通信的101协议处理接口 ；
调试校准协议处理接口模块提供调试时结果输出的协议处理接口和校准的协议处理接口。
所述C部分控制模块包括以下步骤
采样计算模块将各路的采样数据求方均根值然后用校准值计算得到各路电压电流的计算值；
遥信采集模块实现遥信量的采集和虚遥信的判断，实现告警的检测。本发明所述的D部分控制模块包括以下步骤 控制模块实现电池智能管理的控制和输入输出投切的控制；
状态指示模块实现面板上LED指示灯的控制。
权利要求
1.基于数字化管理和高容量电池应用的直流电源系统装置，包括了电压采样电路模块、电流采样电路模块、遥控与返校电路模块、锂电池温度检测模块，其特征在于还包括有电源系统主板和开关电源模块，其中开关电源模块由主220V和备220V电源输入，开关电源模块输出主供电源及锂电池充电电源，主供电源输入至DSP系统、DC - DC模块及终端，DC - DC模块输出至通信设备；锂电池充电电源经继电开关输入至锂电池，锂电池放电至主供电源、电源系统主板的开关操作模块及回路开关，回路开关输出至放电电路，放电电路输出至锂电池；各电源输出输入端前均设有电压采样电路模块，锂电池输入端和输出端均设有电流采样电路模块，另外锂电池设有温度检测模块，继电开关及回路开关均设有遥控与返校电路模块。
2.根据权利要求I所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于包括以下四个部分控制模块 A、系统底层驱动和服务； B、通信管理模块； C、数据采集与计算模块； D、遥控与状态指示模块。
3.根据权利要求2所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于A部分控制模块包括以下步骤 UART通讯接口模块提供UART通讯接口，抽象出UART接口的通用类型描述，并依此定义系统中所有的UART接口，提供对这些接口的打开、设置、关闭、读写操作； IO 口操作提供采集器面板LED指示灯的操作接口，定义LED的功能和点亮、熄灭操作接口，提供遥控继电器的操作接口，定义继电器的分闸、合闸操作接口，提供遥信监测的操作接口，定义遥信量的开关输入状态； RTC时钟接口操作提供外部时钟读、写和初始化接口 ； 外部EEPROM的驱动接口 提供EEPROM读、写、擦除和初始化操作接口 ； 温度传感器驱动模块提供温度测量和初始化操作的接口。
4.根据权利要求2所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于B部分控制模块包括以下步骤 101协议处理接口模块提供与通信管理机通信的101协议处理接口 ； 调试校准协议处理接口模块提供调试时结果输出的协议处理接口和校准的协议处理接口。
5.根据权利要求2所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于C部分控制模块包括以下步骤 采样计算模块将各路的采样数据求方均根值然后用校准值计算得到各路电压电流的计算值； 遥信采集模块实现遥信量的采集和虚遥信的判断，实现告警的检测。
6.根据权利要求2所述的直流电源系统电路的控制方法，其特征在于D部分控制模块包括以下步骤 控制模块实现电池智能管理的控制和输入输出投切的控制； 状态指示模块实现面板上LED指示灯的控制。
全文摘要
本发明涉及基于数字化管理和高容量电池应用的直流电源系统装置及其控制方法，具体地说是自动化终端电源系统电路装置及其控制方法。它公开了直流电源系统电路装置主要由电源系统主板和开关电源模块组成，另外还公开了该直流电源系统电路装置的控制方法。它具有输出稳定、输出精度高、高集成度、低功耗、可靠性强、安全的电池管理等特点。
文档编号H02J7/34GK102856968SQ20111045735
公开日2013年1月2日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者陈东俞, 杨亚明, 范健文, 卢恩 申请人:广州市捷信通科技发展有限公司