車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，旨在解決現(xiàn)有UPS蓄電池使用過(guò)程中因使用操作及管理不善而導(dǎo)致蓄電池過(guò)早地老化、損壞等問(wèn)題，從而導(dǎo)致UPS電源工作異常，造成車(chē)船上面的通信設(shè)備、日常電器、精密儀器等設(shè)備徹底癱瘓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不間斷電源(UPS)領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)載式不間斷電源【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)各種功能車(chē)輛的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的各種通信設(shè)備、日常電器、精密儀器被應(yīng)用其中，但也由此帶來(lái)一些必然的問(wèn)題。在移動(dòng)應(yīng)用的過(guò)程中如何保證其正常工作不受影響呢首先要解決的就是電力問(wèn)題，沒(méi)有穩(wěn)定的電力供應(yīng)系統(tǒng)，所有車(chē)載設(shè)備的應(yīng)用及使用壽命都將受到極大的影響，當(dāng)前最好的解決方案就是配置一套性能優(yōu)良的UPS不間斷電源系統(tǒng)。而蓄電池是UPS的心臟，不管UPS系統(tǒng)多么復(fù)雜，其性能最終取決于它的蓄電池，如果蓄電池失效，再好的UPS也無(wú)法提供后備電源。如何實(shí)時(shí)監(jiān)視蓄電池的工作狀態(tài)，并精確地預(yù)測(cè)其臨界失效期以及如何延長(zhǎng)蓄電池的有效壽命，是保證UPS供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的關(guān)鍵。能否正確地掌握和用好UPS的蓄電池管理技術(shù)對(duì)UPS本身的高可靠性和高效率具有至關(guān)重要的影響。這是因?yàn)橐坏┦须婋娫匆蚬拾l(fā)生故障時(shí)，UPS將依靠由蓄電池組所提供的直流能源來(lái)維護(hù)UPS逆變器的正常工作。此時(shí)，如果因管理不善而導(dǎo)致蓄電池過(guò)早地老化、損壞，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致UPS自動(dòng)關(guān)機(jī)，從而造成車(chē)載的通信設(shè)備、日常電器、精密儀器等設(shè)備徹底癱瘓。大量的運(yùn)行實(shí)踐表明。由于對(duì)蓄電池的使用特性和對(duì)UPS的蓄電池管理功能不熟悉或理解不夠，致使蓄電池其實(shí)際使用壽命大大縮短的事例是屢見(jiàn)不鮮的?；谏鲜鲈?，有必要采用先進(jìn)的蓄電池管理技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)蓄電池的實(shí)際使用壽命，防止造成蓄電池加速老化，容量(安時(shí)數(shù))下降，從而盡可能地降低由于蓄電池使用不當(dāng)而帶來(lái)的不必要的損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，旨在解決現(xiàn)有UPS蓄電池使用過(guò)程中因使用操作及管理不善而導(dǎo)致蓄電池過(guò)早地老化、損壞等問(wèn)題，從而導(dǎo)致UPS電源工作異常，造成車(chē)載的通信設(shè)備、日常電器、精密儀器等設(shè)備徹底癱瘓。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置其特征在于:包括電壓傳感器1、UPS電源2、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3、檢測(cè)單元4、蓄電池組5、隔離單元6、控制單元7、CAN單元8，顯示報(bào)警單元9、人機(jī)對(duì)話單元10。
[0005]汽車(chē)發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓送到UPS電源2，UPS電源2中的A/D電路將交流變換為直流為蓄電池組5充電，同時(shí)將此直流電壓送到UPS電源2中的D/A電路進(jìn)行逆變變換為交流輸出給通信設(shè)備、日常電器、精密儀器等負(fù)載。
[0006]所述電壓傳感器I用于檢測(cè)車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸出電壓狀況，并將此檢測(cè)的信號(hào)送往控制單元7進(jìn)行判斷處理。
[0007]所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3接收控制單元7的指令，控制其單元中的開(kāi)關(guān)Ka和Kb開(kāi)啟或關(guān)閉，即控制對(duì)蓄電池組5的充電和放電。
[0008]所述檢測(cè)單元主要采用了 Linear公司的一種專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802，檢測(cè)單元4與蓄電池組5連接，用于檢測(cè)蓄電池組5中的單體電池的電壓和溫度并將檢測(cè)的參數(shù)處理后通過(guò)隔離單元6送控制單元7。隔離單元6采用了最先進(jìn)的數(shù)字隔離器芯片ADuM 1411用作電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802與微控制器LPC11C22之間的隔離。隔離器芯片ADuM 1411采用了磁耦合隔離技術(shù)及高速CMOS工藝和芯片級(jí)的變壓器技術(shù)，在性能、功耗、體積等各方面都有光電隔離器件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0009]所述控制單元7采用的核心芯片是恩智浦半導(dǎo)體的集成高速CAN物理層收發(fā)器的微控制器LPCl 1C22，LPCl 1C22集成了 TJF1051 CAN收發(fā)器。控制單元7是車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置的中心管理單元，它接收來(lái)自電壓傳感器1、檢測(cè)單元4和人機(jī)對(duì)話單元10的信號(hào)，它輸出控制信號(hào)給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3、顯示報(bào)警單元9，它與CAN單元8連接進(jìn)行通信將相關(guān)信息通過(guò)CAN單元8和車(chē)輛CAN總線送至車(chē)輛儀表控制盤(pán)。
[0010]所述顯示報(bào)警單元9接收來(lái)自控制單元7的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸入電壓和蓄電池組5的工作溫度和各單體電池的電壓；在車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸入電壓和蓄電池組5的工作溫度和各單體電池的電壓出現(xiàn)異常情況時(shí)則發(fā)出聲光報(bào)警予以警示。
[0011]所述人機(jī)對(duì)話單元10與控制單元7連接，通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0012]所述CAN單元8完成與車(chē)輛CAN總線的連接及通信。
[0013]本發(fā)明的有益效果:車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置主要有三個(gè)功能: 第一、通過(guò)檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組單體電池的外特性參數(shù)(如單體電池電壓、電池工作環(huán)境溫度等)，采用適當(dāng)?shù)乃惴?，?shí)現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)(如容量和SOC等)的估算和監(jiān)控；第二、能夠?qū)㈦姵爻潆婋娏?、蓄能電量、放電電量、供電消耗、剩余電量、蓄電池工作環(huán)境溫度等實(shí)時(shí)記錄顯示出來(lái)，讓用戶隨時(shí)掌握蓄電池的工作狀態(tài)和性能，并根據(jù)蓄電池的狀況進(jìn)行及時(shí)的處理。
[0014]第三、通過(guò)CAN通信總線，與汽車(chē)控制器和儀表盤(pán)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1:車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置框圖圖2:專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802檢測(cè)接線原理圖圖3:專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802內(nèi)部電路框圖圖4:專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802外部放電示意圖
圖5:車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置總體控制原理圖圖6:數(shù)字隔離器芯片ADuM 1411的引腳圖圖7:微處理器LPCl 1C22到引腳圖圖8:轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元控制原理圖圖9:電壓、溫度采集及均衡控制軟件流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:本發(fā)明采用專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802采集12只串聯(lián)單體電池電壓。微處理器LPCl 1C22利用SPI總線讀取LTC6802采集的串聯(lián)單體電池的電壓，同時(shí)，利用溫度傳感器對(duì)12只串聯(lián)單體電池的表面溫度進(jìn)行采集，通過(guò)CAN總線將采集到的12只單體電池的電壓、溫度上傳，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)12只單體電池的工作狀態(tài)。以此為基本系統(tǒng)，利用多個(gè)基本系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)量電池串聯(lián)構(gòu)成的電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0017]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供了一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，包括電壓傳感器L UPS電源2、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3、檢測(cè)單元4、蓄電池組5、隔離單元6、控制單元7、CAN單元8，顯示報(bào)警單元9、人機(jī)對(duì)話單元10。
[0018]在圖1中汽車(chē)發(fā)電機(jī)輸出的交流電源輸入到UPS電源2的A/D轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的直流電壓輸入到UPS電源2的D/A轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換電路逆變后的交流電壓輸出給通信設(shè)備、日常電器、精密儀器等負(fù)載；同時(shí)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路變換后的直流電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3送入蓄電池組5為蓄電池組充電；控制單元7通過(guò)傳感器I檢測(cè)車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸出交流電壓是否正常，如果電壓異常或掉電，控制單元7將發(fā)出指令給顯示報(bào)警單元9令其發(fā)出報(bào)警；同時(shí)發(fā)送控制信號(hào)給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3，當(dāng)命令使得開(kāi)關(guān)Ka打開(kāi)時(shí)，Ka開(kāi)關(guān)的“觸點(diǎn)(1、2)”和“觸點(diǎn)(3、4)”閉合，UPS電源2的A/D電路輸出的直流通過(guò)Ka開(kāi)關(guān)閉合的觸點(diǎn)對(duì)蓄電池組5進(jìn)行充電；在車(chē)輛發(fā)電機(jī)交流輸入失電或電壓異常時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3接收控制單元7的指令，控制其單元中的開(kāi)關(guān)Ka關(guān)閉Kb開(kāi)啟，Kb開(kāi)關(guān)的“觸點(diǎn)(1、2)”及“觸點(diǎn)(3、4)”閉合，蓄電池組5的直流電壓通過(guò)Kb開(kāi)關(guān)閉合的觸點(diǎn)送入送往UPS電源2中的D/A電路，使其D/A電路工作進(jìn)行逆變輸出交流電源給負(fù)載。在車(chē)輛發(fā)電機(jī)交流輸入恢復(fù)時(shí)，控制單元7發(fā)出指令關(guān)閉開(kāi)關(guān)Kb，Kb開(kāi)關(guān)的“觸點(diǎn)(1、2)”及“觸點(diǎn)(3、4)”斷開(kāi)，停止了蓄電池組5對(duì)UPS電源2中的D/A電路的供電，于此同時(shí)控制單元7發(fā)出指令開(kāi)啟開(kāi)關(guān)Ka對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。
[0019]檢測(cè)單元4用于對(duì)蓄電池組5的單體電池進(jìn)行檢測(cè)和處理，檢測(cè)處理后的信號(hào)送到隔離單元6后再送入控制單元7，控制單元7 —方面將檢測(cè)到的蓄電池組的相關(guān)信息送到顯示報(bào)警單元9予以顯示和報(bào)警，另一方面將控制信號(hào)送到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3，關(guān)斷或開(kāi)啟蓄電池組5的充電通道，保證蓄電池組5的正常；控制單元7與CAN單元8連接，蓄電池組5的各相關(guān)信息都可以通過(guò)CAN單元8與車(chē)輛CAN總線通信，將這些信息在車(chē)輛的儀表盤(pán)上予以顯示，操作人員可以隨時(shí)了解蓄電池組5的工作狀況；人機(jī)對(duì)話單元10可以根據(jù)具體情況對(duì)蓄電池組5相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)給予設(shè)置，可以對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3的轉(zhuǎn)換時(shí)間予以設(shè)置；可以對(duì)車(chē)輛發(fā)電機(jī)輸出電壓參數(shù)和掉電時(shí)間予以設(shè)置，以保證整個(gè)裝置的使用的靈活性和安全性。
[0020]圖2是蓄電池組檢測(cè)單元電路框圖，在實(shí)際工作狀況中，隨著蓄電池組充放電的進(jìn)行，蓄電池組的電壓不斷變化，各單體電池之間電壓也會(huì)出現(xiàn)差異，這種電壓的不一致性也會(huì)大大影響電池組的性能，所以有必要檢測(cè)每個(gè)單體電池的電壓。本發(fā)明發(fā)明采用專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片對(duì)單體電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)處理后的數(shù)字信號(hào)傳至由微處理器為核心的控制單元。單體電池電壓的檢測(cè)精度為0.36mV。電池組溫度也是影響電池組性能的重要參數(shù)，電池組溫度過(guò)高或過(guò)低會(huì)造成電池組不可逆轉(zhuǎn)破壞，本發(fā)明采用溫度傳感器檢測(cè)蓄電池組殼體溫度，溫度檢測(cè)精度為IV。
[0021]圖2中ICl是采用Linear公司的LTC6802，這是是一種專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片，它內(nèi)置I個(gè)12位ADC、I個(gè)精準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)、I個(gè)高電壓輸入多工器和I個(gè)串行接口，無(wú)需使用光耦合器或光隔離器。能測(cè)量高達(dá)12只串聯(lián)電池電壓，13 ms完成所有電池電壓檢測(cè)，整體測(cè)量誤差小于0.25%，具有高電磁兼容能力、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]LTC6802管腳功能如下所示:
V +:器件工作電源正端，芯片工作電源由電池提供，V +與電池組總正相連；
V-:電源負(fù)端，與電池組總負(fù)相連；
Cl -Cl2:電池電壓輸入端；
S1- S12:電池均衡控制端；
VTl, VT2:溫度傳感器輸入端；
VREF: 3.075電壓基準(zhǔn);
VREG:線性電壓基準(zhǔn)；
T0S:芯片在串聯(lián)組中位置選擇端；
MMB:監(jiān)控模式選擇端；
WDTB:看門(mén)狗輸出;
GP皿，GP102:通用 I/O 口 ;
VMODE:通訊模式選擇端；
SCK1、SD1、SDO、CSB1: SPI 接口 ;
CSBO、SBO1、SCKO:級(jí)聯(lián)時(shí)與下一級(jí)芯片通訊的SPI接口。
[0023]電壓采集和均衡部分工作原理是這樣的:
在圖2可以看到ICl芯片LTC6802的C1-C12腳是監(jiān)測(cè)電池單體電壓的輸入端，單體電池E1-E12的正極分別與C1-C12相連；E1_E12串聯(lián)連接，El的正極與LTC6802的V+連接，E12的負(fù)極與LTC6802的V-連接。
[0024]在圖2可以看到ICl芯片LTC6802的S1-S12腳是電池均衡控制腳。當(dāng)電池組中的某個(gè)電池單體出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)壓時(shí)，S引腳將用與對(duì)這個(gè)電池單體放電，以保證每個(gè)單體電池的一致。每個(gè)S引腳內(nèi)部含有一個(gè)用于放電的N溝M0SFET，用于對(duì)電池單體進(jìn)行放電。LTC6802可采用內(nèi)部與外部?jī)煞N均衡方式。每個(gè)S輸出管腳內(nèi)部均與N溝道MOSFET相連。內(nèi)部MOS管最大導(dǎo)通電阻為20歐。當(dāng)采用內(nèi)部均衡時(shí)，通過(guò)外部電阻與內(nèi)部MOSFET串聯(lián)對(duì)電池放電。內(nèi)部MOSFET也可用于控制外部均衡電路。為獲得更大的放電電流，提高放電效率，通常采用外部均衡。S管腳內(nèi)部的1K上拉電阻使其輸出可驅(qū)動(dòng)外電路中P溝道MOSFET的門(mén)極。通過(guò)外部串聯(lián)MOS管與電阻對(duì)電池放電。芯片內(nèi)部MOSFET的開(kāi)通與關(guān)斷由IC3微處理器LPC11C22對(duì)LTC6802進(jìn)行控制，LTC6802芯片自身無(wú)法控制。
[0025]圖3是LTC6802內(nèi)部電路框圖，圖4是LTC6802外部放電示意圖，在圖中可以看到每個(gè)單體電池輸入均具有一個(gè)相關(guān)聯(lián)的MOSFET開(kāi)關(guān)，用于對(duì)過(guò)充電電池進(jìn)行放電。S引腳輸出包含一個(gè)內(nèi)部1K的上拉電阻，因此當(dāng)加載上高阻態(tài)(例如外部MOSFET門(mén)電路)時(shí)，S引腳可以作為數(shù)字輸出使用。IC3微處理器LPC11C22可以通過(guò)SPI總線從LTC6802讀取數(shù)據(jù)，并控制相應(yīng)電池輸入的MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)電池電芯的均衡。
[0026]圖4是LTC6802外部放電示意圖，此圖是一路的原理圖，余下11路于此相同。為了防止電池輸入之間的能量壓差，可以在每個(gè)電池輸入上增加一個(gè)齊納二極管DWl。這些二極管在電池接觸點(diǎn)連接時(shí)，會(huì)自動(dòng)在缺失的輸入上分配安全電壓。
[0027]RC和Cl組成RC濾波器，DW2用以保護(hù)T1，R1是放電限流電阻，功率比較大。假如檢測(cè)到單體電池El電壓超出設(shè)定值，IC3微處理器LPC11C22發(fā)出控制指令，SI輸出控制信號(hào)經(jīng)電阻R4加到MOSFET管Tl的柵極，MOSFET管Tl導(dǎo)通，單體電池El的正極電流經(jīng)R2、TURl到El的負(fù)極進(jìn)行放電，直到El的電壓達(dá)到設(shè)定值放電停止，使得單體電池El——E2的電壓保持一致，這就是均衡控制的原理。
[0028]在圖2中ICl芯片LTC6802的VTl和VT2腳是溫度傳感器測(cè)量輸入腳，分別接有溫度電阻Rtl和Rt2，Rtl和與R13;Rt2與R14串聯(lián)后與VREF腳連接，VREF腳是3.075V電壓參考輸出腳，CA電容與VREF連接作為旁路。
[0029]在圖2中ICl芯片LTC6802的WDTB腳是看門(mén)狗計(jì)時(shí)器輸出引腳(低電平有效)。ICl芯片LTC6802包含一個(gè)內(nèi)部看門(mén)狗計(jì)時(shí)器電路。如果SCKI引腳連續(xù)2s沒(méi)有活動(dòng)，WDTB漏極開(kāi)路輸出將被置低。WDTB引腳保持低電平直到監(jiān)測(cè)到SCKI引腳有跳變發(fā)生。當(dāng)看門(mén)狗電路計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，配置寄存器將會(huì)被置于默認(rèn)狀態(tài)。在上電狀態(tài)時(shí)，S引腳輸出關(guān)閉。因此，當(dāng)芯片與MPU的通信中斷時(shí)，看門(mén)狗計(jì)時(shí)器提供了一種可以關(guān)閉電池放電的方法。計(jì)時(shí)結(jié)束后，芯片進(jìn)入最小功耗的待機(jī)模式。需要注意此時(shí)從外部將WDTB引腳置低不能重設(shè)配置寄存器。配置寄存器中的WDTEN(字節(jié)CNFG0，第7位)允許用戶關(guān)閉看門(mén)狗計(jì)時(shí)器。WDTEN的默認(rèn)值是1，此時(shí)看門(mén)狗處于開(kāi)啟狀態(tài)。當(dāng)MMB為低電平時(shí)，看門(mén)狗計(jì)時(shí)器關(guān)閉。當(dāng)讀取配置寄存器時(shí)，字節(jié)CNFG。中的第7位將會(huì)反映WDTB引腳的狀態(tài)，而與寫(xiě)入WDTEN位的值無(wú)關(guān)。因此，如果通過(guò)向WDTEN位寫(xiě)入O關(guān)閉看門(mén)狗，WDTB可以作為通用輸入引腳，此時(shí)讀取WDTEN位其返回值即為WDTN引腳的輸入值。
[0030]ICl芯片LTC6802有待機(jī)、測(cè)量和監(jiān)視三種工作模式，待機(jī)模式是一種節(jié)能模式，進(jìn)入待機(jī)模式后，除串口外的所有電路關(guān)閉；在測(cè)量模式中，LTC6802可測(cè)量各電池單體的電壓并將結(jié)果存儲(chǔ)于內(nèi)存中，測(cè)量模式也能監(jiān)視各個(gè)電池單體是否處于過(guò)壓和欠壓狀態(tài)；在監(jiān)視狀態(tài)中，芯片只監(jiān)視處于欠壓和過(guò)壓狀態(tài)的電池單體，SDO引腳用于傳遞由欠壓或過(guò)壓產(chǎn)生的信號(hào)，串口此時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0031]圖5是車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置總體控制原理圖，在圖中可以看到ICl芯片LTC6802的SPI總線的4個(gè)腳分別是SCK1:串行時(shí)鐘輸入；SD1:串行數(shù)據(jù)輸入；SD0:串行數(shù)據(jù)輸出；CSB1:片選輸入(低電平有效)，這4個(gè)腳作為SPI總線通過(guò)數(shù)字隔離器 IC2 芯片 AduMHll 與 IC3 微處理器 LPCl 1C22 的 SSELO、MISOO、MOS1、SCKO 連接進(jìn)行通信，IC3微處理器LPC11C22讀取采集到的電壓和溫度數(shù)值，然后根據(jù)各只電池的電壓確定需要均衡的電池，微處理器LPC11C22通過(guò)發(fā)出指令，讓ICl芯片LTC6802相應(yīng)寄存器來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉均衡，同時(shí)通過(guò)CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送腳CAN_TXD和數(shù)據(jù)接收腳CAN_RXD，將電壓、溫度數(shù)據(jù)及均衡狀態(tài)通過(guò)隔離變壓器BI和CAN總線插座與車(chē)輛CAN總線進(jìn)行連接通信。
[0032]在圖5可以看到它的3、4、5、6腳是輸入腳分別與ICl芯片LTC6802的SP1、SCK1、SD1、CSBI相接，它的11、12、13、14腳是輸出腳分別與比3微處理器1^(:11022 SSEL0、MIS00、M0S10、SCKO腳相接，從圖中可以考到每一路輸入和輸出之間都有一個(gè)磁耦合隔離。
[0033]圖6是IC2數(shù)字隔離器芯片ADuM 1411的引腳圖，ADuM 1411是ADI公司推出基于其專(zhuān)利iCoupler磁耦合隔離技術(shù)的通用型四通道數(shù)字隔離器。采用了高速CMOS工藝和芯片級(jí)的變壓器技術(shù)，在性能、功耗、體積等各方面都有光電隔離器件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0034]圖7是微處理器LPCl 1C22到引腳圖。IC3是恩智浦半導(dǎo)體的集成高速CAN物理層收發(fā)器的微控制器LPC11C22，作為一種獨(dú)特的系統(tǒng)級(jí)封裝解決方案，LPC11C22集成了TJF1051 CAN收發(fā)器，在低成本LQFP48封裝中實(shí)現(xiàn)了完整的CAN功能?；贏RM Cortex-MO的LPCl 1C22微控制器是低功耗，32位微控制器家族中的一員，而向8，16位微處理應(yīng)用，具有高性能，低功耗，簡(jiǎn)單指令集，統(tǒng)一編址尋址等優(yōu)點(diǎn)。
[0035]圖8是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元控制原理圖，Kb是磁保持繼電器，磁保持繼電器作為繼電器的一種，也是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)，對(duì)電路起自動(dòng)接通和切斷作用，所不同的是，磁保持繼電器的常閉常開(kāi)作用完全是依賴永久磁鋼的作用，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是靠一定量的脈沖電信號(hào)的觸發(fā)而完成的，因此，具有省電節(jié)能、性能穩(wěn)定、體積小、承載能力大的特點(diǎn)，比一般電磁繼電器性能優(yōu)越。微處理器輸出口輸出控制信號(hào)給BL8023雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器的動(dòng)作，圖8是磁保持驅(qū)動(dòng)器控制其中的一路，其它的工作原理一樣，微處理器輸出口 Pl.0經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路和二極管Dl、D2經(jīng)電阻Rl、R2到地，保持低電平，這樣當(dāng)在A端加高電平時(shí)，磁保持繼電器Ka動(dòng)作，觸點(diǎn)I和2及3和4接通，蓄電池電壓經(jīng)觸點(diǎn)輸出給UPS，反之在B端加高電平，磁保持繼電器復(fù)歸，觸點(diǎn)I和2及3和4斷開(kāi)系動(dòng)詞電壓無(wú)法經(jīng)觸點(diǎn)輸出。
[0036]Kb的控制動(dòng)作原理與Ka是一樣的，(參見(jiàn)圖1轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元3)只不過(guò)Ka的動(dòng)作目的是將UPS的直流輸出電壓送入蓄電池對(duì)其充電，Kb的動(dòng)作目的是將蓄電池的直流電壓送入U(xiǎn)PS的D/A電路。
[0037]BL8023雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路管腳功能如下:
3P:輸入A.接觸發(fā)脈沖，也可接電平觸發(fā)；
7P:輸入B.接觸發(fā)脈沖，也可接電平觸發(fā)；
2腳、6腳是空腳；
1P:輸出QA接繼電器的線包一端；
5P:輸入QB接繼電器的線包另一端；
8P: Vdd加繼電器工作電壓正端；
4P:V ss加繼電器工作電壓負(fù)端。
[0038]圖9是電壓、溫度采集及均衡控制軟件流程圖，整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分不是很復(fù)雜，硬件必須要在軟件的指揮下才能有效正確地工作，軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，在此不作詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]本說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)，雖然本發(fā)明己通過(guò)有關(guān)的實(shí)施案例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，其特征在于:包括電壓傳感器(I)、UPS電源(2)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元(3)、檢測(cè)單元(4)、蓄電池組(5)、控制單元(6)、隔離單元(7)、CAN單元(8)，顯示報(bào)警單元(9)、人機(jī)對(duì)話單元(10);所述電壓傳感器(I)用于檢測(cè)車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸出電壓狀況，并將此檢測(cè)的信號(hào)送往控制單元(7)進(jìn)行判斷處理；所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元(3)接收控制單元(7)的指令，控制其單元中的開(kāi)關(guān)Ka和Kb開(kāi)啟或關(guān)閉，即控制對(duì)蓄電池組(5)的充電和放電；所述檢測(cè)單元⑷與蓄電池組(5)連接，用于檢測(cè)蓄電池組(5)中的單體電池的電壓和溫度并將檢測(cè)的參數(shù)處理后送隔離單元(7)，經(jīng)過(guò)隔離處理的信號(hào)再送往控制單元(7);所述控制單元(7)是移動(dòng)式UPS蓄電池管理系統(tǒng)的中心管理單元，它接收來(lái)自電壓傳感器(I)、檢測(cè)單元⑷和人機(jī)對(duì)話單元(10)的信號(hào)，它輸出控制信號(hào)給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元(3)、顯示報(bào)警單元(9)，它與CAN單元(8)連接進(jìn)行通信將相關(guān)信息通過(guò)CAN單元(8)和車(chē)輛CAN總線送至車(chē)輛儀表控制盤(pán)；所述顯示報(bào)警單元(9)接收來(lái)自控制單元(7)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸入電壓和蓄電池組(5)的工作溫度和各單體電池的電壓；在車(chē)輛發(fā)電機(jī)的輸入電壓和蓄電池組(5)的工作溫度和各單體電池的電壓出現(xiàn)異常情況時(shí)則發(fā)出聲光報(bào)警予以警示；所述人機(jī)對(duì)話單元(10)與控制單元(7)連接，通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；所述CAN單元(8)完成與車(chē)輛CAN總線的連接及通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，其特征是采用了采用了 Linear公司的一種專(zhuān)用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片LTC6802，檢測(cè)單元(4)與蓄電池組(5)連接，用于檢測(cè)蓄電池組(5)中的單體電池的電壓和溫度并將檢測(cè)的參數(shù)處理后送控制單元(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車(chē)載式不間斷電源蓄電池控制管理裝置，其特征是控制單元采用的核心芯片是恩智浦半導(dǎo)體的集成高速CAN物理層收發(fā)器的微控制器LPCl 1C22，它接收來(lái)自電壓傳感器⑴、檢測(cè)單元⑷和人機(jī)對(duì)話單元(10)的信號(hào)，它輸出控制信號(hào)給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元(3)、顯示報(bào)警單元(9)，它與CAN單元(8)連接進(jìn)行通信將相關(guān)信息通過(guò)CAN單元(8)和車(chē)輛CAN總線送至車(chē)輛儀表控制盤(pán)。
【文檔編號(hào)】H02J7/14GK104467040SQ201310429715
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】許祝, 蔣學(xué)軍 申請(qǐng)人:重慶市星海電子有限公司