OCPORV3智能電池備份單元中的單片機(jī)操作

開放式計算項目(OCP)是一個非營利組織,負(fù)責(zé)交流數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品設(shè)計和跨行業(yè)的最佳實踐,最近發(fā)布了開放式機(jī)架3(Orv3)規(guī)范。規(guī)范中最重要的變化是設(shè)計正在從12V轉(zhuǎn)換為48V架構(gòu)。?第一部分 討論了BBU的電氣和機(jī)械設(shè)計考慮。本系列的第二部分更詳細(xì)地介紹了主微控制器的軟件,該軟件負(fù)責(zé)保證過程的順利運(yùn)行,從而確保了BBU的高效率和高容量。硬件和軟件必須順利協(xié)作,以提供符合要求規(guī)格的系統(tǒng)級解決方案。

導(dǎo)言

必須在BBU模塊中維護(hù)良好的內(nèi)部管理做法,因為它提供了許多不能忽視的好處。有序和有組織的電路的主要優(yōu)點是它提供的安全性得到加強(qiáng)和提高,從而減少模塊發(fā)生電氣火災(zāi)和其他危險的風(fēng)險。此外,良好的客房管理做法通過防止可能干擾正常功能的電氣故障來提高電路性能和壽命。必須定期監(jiān)測和組織電路,以查明和處理可能出現(xiàn)的任何問題或故障。在電路中優(yōu)先考慮好的客房管理是確保最佳安全性和性能的簡單而有效的方法,不應(yīng)被忽視。每一個BBB模塊都使用一個主微控制器和一個電池管理系統(tǒng)的微控制器。模擬設(shè)備的參考設(shè)計?MAX32690 ,超低能臂 ® 微控制器,作為主要的微控制器,負(fù)責(zé)六個重要的過程(見圖1)。?MAX32625 微控制器是用于參考設(shè)計的單片機(jī)。管理處微控制器負(fù)責(zé)與?Adbms6948 芯片和傳遞所有測量數(shù)據(jù)到主微控制器。

主要的微控制器的六個程序是:

· 通過進(jìn)行電源管理和通信I 2 C各種協(xié)議

· 處理背板數(shù)據(jù)提供的放電順序

· 在恒流模式和恒壓模式之間處理電池充電。

· 充電和供電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

· 故障處理和

· 回應(yīng)主控的命令

圖1主控制器客房操作周期.[1]

主單片機(jī)工藝

通過進(jìn)行電源管理和 I2 C通信帶各種外設(shè)

有許多輔助設(shè)備連接到模塊電路,主微控制器作為操作。 I2 c主要部分。核心微控制器收集和保存輔助設(shè)備的數(shù)據(jù),同時充當(dāng)?shù)慕巧?I2 c主要部分。為了推進(jìn)各種任務(wù),主單片機(jī)還控制各種i 2 c輔助裝置。I2 c輔助裝置如下:

· 利用

· LTC2971,雙通道電力系統(tǒng)

· MAX31760,一個精密扇速

· 24AAA512T/EPROM,作為檢索和存儲重要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器

· Ltc2991溫度

BMS單片機(jī)

主微控制器通常會與該微控制器(MAX3qa)通信,以接收關(guān)于電池組電池電壓、電荷狀態(tài)(SOH)、電池組健康狀態(tài)(SOH)和電池組可能發(fā)生的故障的最新信息。每四分鐘更新一次,因為預(yù)計電池電壓、單極、SOH和溫度不會迅速變化。在發(fā)生任何故障的情況下,兩個微控制器之間的共享密碼將會在主微控制器上發(fā)出很高的標(biāo)記并觸發(fā)一個中斷,以立即讀取該微控制器上的故障信息。在主微控制器中,一個專用的I 2 提供了一個端口,專門與該微控制器進(jìn)行通信,以促進(jìn)兩個微控制器之間的快速通信。

LTC2971(電力管理IC)

主微控制器定期與?LTC2971 通過電源管理總線協(xié)議檢查電壓、電流、溫度測量、警告和故障。當(dāng)測量主微控制器的背板輸出電壓參數(shù)以調(diào)整其常規(guī)時,LTC2971作為快速反饋功能。此外,該裝置還通過調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的反饋電壓,并允許其將輸出電壓降至1%,確保輸出電壓在放電模式下的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

MAX31760(風(fēng)扇控制器)

MAX31760 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)BBU模塊的風(fēng)扇速度。由單片機(jī)配置脈沖寬度調(diào)制的任務(wù)周期,通過I控制器調(diào)節(jié)風(fēng)扇的速度。 2 C.主微控制器根據(jù)溫度和背板負(fù)載電流或電池組負(fù)載電流計算和調(diào)整所需的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

24AA512TT (EEPROM/Data Storage)

機(jī)上的EPROM作為整個BBU模塊的外部存儲設(shè)備。主微控制器通過I定期將電池電壓、開關(guān)電壓、SOH、電池類型和型號年、以及板式溫度等重要信息保存到EPROM上。 2 c為其閃存頁寫信。此數(shù)據(jù)每小時更新一次,在維護(hù)和故障排除期間可供用戶訪問。

LTC2991(數(shù)碼機(jī)上溫度監(jiān)測)

LTC2991 是一個八分之一電壓、電流和溫度傳感器。這個設(shè)備是用來監(jiān)控電池模塊的溫度從各種數(shù)字傳感器的戰(zhàn)略位置放在模塊內(nèi)。主微控制器根據(jù)其溫度讀數(shù)可以調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,以確保電源板和電池棧的工作溫度得到維護(hù),永遠(yuǎn)不會達(dá)到40℃。

圖2恒流和恒壓充電算法.

在恒流模式和恒壓模式之間處理電池充電

主單片機(jī)還負(fù)責(zé)處理電池充電方式。在開始時,當(dāng)電池的電壓極低時,微控制器允許最大電流為5a來充電電池。一旦電池處于穩(wěn)定狀態(tài),微控制器將調(diào)整充電電流設(shè)置在2a,而每個電池的電壓尚未達(dá)到4V。主微控制器通過來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)對電池電池電壓進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,并利用一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的周邊設(shè)備來測量電池的整體平面電壓,主微控制器確定,如果所有電池達(dá)到4V,主微控制器將把充電模式轉(zhuǎn)換為恒定電壓模式。這是通過將充電電流限制在0.5A.主控微控制器將繼續(xù)監(jiān)測整體電池平面電壓水平,同時獲取數(shù)據(jù),以檢查當(dāng)所有電池是完全充電。如圖2所示。

轉(zhuǎn)換電源轉(zhuǎn)換器的電荷/放電狀態(tài)

很好地理解在電源中斷時BBU是如何從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電池模式的,這一點至關(guān)重要。為了防止任何意外的電力損失和數(shù)據(jù)損失,模塊的主微控制器密切監(jiān)控背板電壓水平。的默認(rèn)收費模式?LT8228設(shè)置在約49V至53V,但如果微控制器檢測到背板電壓在2毫秒內(nèi)降至48.5V以下,它將立即將LT8228方向銷從充電模式切換到放電模式4分鐘,以處理停電。該模塊將繼續(xù)放電,直到四分鐘,以確保不間斷電源.如果電池允許,而且背板電壓仍然沒有返回,模塊將等待一分鐘,讓電池冷卻,然后進(jìn)入放電模式。一旦恢復(fù)電源,該裝置將開關(guān)回到主電源并開始充電電池。關(guān)于如何操作和維護(hù)BBU的具體說明,請參閱圖3了解這個過程。

故障處理和反應(yīng)

必須有一個明確的處理錯誤的計劃。為了避免壓力和挫折,必須事先確定潛在的問題,并制定解決這些問題的議定書。與所涉系統(tǒng)集成的設(shè)備進(jìn)行清晰的通信也是確保系統(tǒng)運(yùn)行順利和了解預(yù)期情況的必要條件。請記住,錯誤和錯誤可能會發(fā)生,但如何處理它們會對結(jié)果產(chǎn)生重大影響。因此,主要的微控制器是專門設(shè)計的,以減少錯誤警報的發(fā)生,對八指定的故障。單片機(jī)中的固件程序執(zhí)行算法檢查,以檢測觸發(fā)故障的故障。在檢測出故障后,它將執(zhí)行一個驗證檢查,并且只會在問題連續(xù)發(fā)生或在設(shè)定的幾個周期內(nèi)確認(rèn)故障。這保證了只有真正的錯誤被識別和解決,這是一個聰明的方法。

圖3充電/輸出模塊過渡處理操作。

作為MODBUS的從機(jī)回應(yīng)MODBUS命令

在MODBUS網(wǎng)絡(luò)中,模塊總線函數(shù)碼對建立設(shè)備之間的通信至關(guān)重要。它們決定設(shè)備之間發(fā)送的請求或響應(yīng)的類型,例如讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。最常見的MODBUS函數(shù)代碼包括模塊度量、模塊運(yùn)行狀態(tài)、模塊寄存器地址和故障狀態(tài)。

MODBUS命令的處理完全由主單片機(jī)控制。主微控制器支持OCP規(guī)范認(rèn)為必要的所有必需MODBUS命令。這些命令具有改變模塊設(shè)置的能力,或提供有關(guān)電池的開關(guān)、健康、電池電壓水平、充電和放電電流等重要信息。一旦主微控制器驗證消息,它就會按照收到的命令進(jìn)行響應(yīng)。

圖4一個模式

主要的微控制器通過UART協(xié)議處理和傳送來自各種外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)到大陸架微控制器。?ADM2561 和?ADM3061 轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備,如圖4所示。采用孤立收發(fā)機(jī)的優(yōu)點是它對系統(tǒng)級電磁干擾具有免疫力,并堅持采用OP-確定的電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)。此外,通過DAS2561實現(xiàn)了從外殼到PC的通信,該通信通過DB9(D-超小型)連接器和RJ45互聯(lián)網(wǎng)端口與主機(jī)PC連接。

總結(jié)

一個不可或缺的要求是一個堅定的、有效率的、適應(yīng)性很強(qiáng)的控制器架構(gòu)。它應(yīng)該有明確的輸入和輸出,以及處理復(fù)雜的算法例程的能力。該體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該是模塊化的,以允許無縫的算法更改和更新。此外,它應(yīng)包括內(nèi)置的安全機(jī)制,以防止系統(tǒng)故障或事故,并易于處理意外事件。總體而言,高質(zhì)量的控制器體系結(jié)構(gòu)應(yīng)提供可靠和有效的系統(tǒng)控制,同時限制出錯或故障的可能性。

本系列的第3部分將解釋BBBBM及其相關(guān)的微控制器。本文將討論如何處理可讀數(shù)據(jù)并用于維護(hù)電池組電池對電池組電壓和電池組溫度。除了電池平衡之外,我們還將討論如何實現(xiàn)SOH算法和SOH算法,以及如何利用這些信息來延長電池組的壽命周期。