OCPORV3智能电池备份单元中的单片机操作

开放式计算项目(OCP)是一个非营利组织,负责交流数据中心的产品设计和跨行业的最佳实践,最近发布了开放式机架3(Orv3)规范。规范中最重要的变化是设计正在从12V转换为48V架构。 第一部分 讨论了BBU的电气和机械设计考虑。本系列的第二部分更详细地介绍了主微控制器的软件,该软件负责保证过程的顺利运行,从而确保了BBU的高效率和高容量。硬件和软件必须顺利协作,以提供符合要求规格的系统级解决方案。

导言

必须在BBU模块中维护良好的内部管理做法,因为它提供了许多不能忽视的好处。有序和有组织的电路的主要优点是它提供的安全性得到加强和提高,从而减少模块发生电气火灾和其他危险的风险。此外,良好的客房管理做法通过防止可能干扰正常功能的电气故障来提高电路性能和寿命。必须定期监测和组织电路,以查明和处理可能出现的任何问题或故障。在电路中优先考虑好的客房管理是确保最佳安全性和性能的简单而有效的方法,不应被忽视。每一个BBB模块都使用一个主微控制器和一个电池管理系统的微控制器。模拟设备的参考设计 MAX32690 ,超低能臂 ® 微控制器,作为主要的微控制器,负责六个重要的过程(见图1)。 MAX32625 微控制器是用于参考设计的单片机。管理处微控制器负责与 Adbms6948 芯片和传递所有测量数据到主微控制器。

主要的微控制器的六个程序是:

· 通过进行电源管理和通信I 2 C各种协议

· 处理背板数据提供的放电顺序

· 在恒流模式和恒压模式之间处理电池充电。

· 充电和供电状态的转换

· 故障处理和

· 回应主控的命令

图1主控制器客房操作周期.[1]

主单片机工艺

通过进行电源管理和 I2 C通信带各种外设

有许多辅助设备连接到模块电路,主微控制器作为操作。 I2 c主要部分。核心微控制器收集和保存辅助设备的数据,同时充当的角色。 I2 c主要部分。为了推进各种任务,主单片机还控制各种i 2 c辅助装置。I2 c辅助装置如下:

· 利用

· LTC2971,双通道电力系统

· MAX31760,一个精密扇速

· 24AAA512T/EPROM,作为检索和存储重要数据的数据存储器

· Ltc2991温度

BMS单片机

主微控制器通常会与该微控制器(MAX3qa)通信,以接收关于电池组电池电压、电荷状态(SOH)、电池组健康状态(SOH)和电池组可能发生的故障的最新信息。每四分钟更新一次,因为预计电池电压、单极、SOH和温度不会迅速变化。在发生任何故障的情况下,两个微控制器之间的共享密码将会在主微控制器上发出很高的标记并触发一个中断,以立即读取该微控制器上的故障信息。在主微控制器中,一个专用的I 2 提供了一个端口,专门与该微控制器进行通信,以促进两个微控制器之间的快速通信。

LTC2971(电力管理IC)

主微控制器定期与 LTC2971 通过电源管理总线协议检查电压、电流、温度测量、警告和故障。当测量主微控制器的背板输出电压参数以调整其常规时,LTC2971作为快速反馈功能。此外,该装置还通过调整功率转换器的反馈电压,并允许其将输出电压降至1%,确保输出电压在放电模式下的调节范围内。

MAX31760(风扇控制器)

MAX31760 负责调节BBU模块的风扇速度。由单片机配置脉冲宽度调制的任务周期,通过I控制器调节风扇的速度。 2 C.主微控制器根据温度和背板负载电流或电池组负载电流计算和调整所需的风扇转速。

24AA512TT (EEPROM/Data Storage)

机上的EPROM作为整个BBU模块的外部存储设备。主微控制器通过I定期将电池电压、开关电压、SOH、电池类型和型号年、以及板式温度等重要信息保存到EPROM上。 2 c为其闪存页写信。此数据每小时更新一次,在维护和故障排除期间可供用户访问。

LTC2991(数码机上温度监测)

LTC2991 是一个八分之一电压、电流和温度传感器。这个设备是用来监控电池模块的温度从各种数字传感器的战略位置放在模块内。主微控制器根据其温度读数可以调整风扇转速,以确保电源板和电池栈的工作温度得到维护,永远不会达到40℃。

图2恒流和恒压充电算法.

在恒流模式和恒压模式之间处理电池充电

主单片机还负责处理电池充电方式。在开始时,当电池的电压极低时,微控制器允许最大电流为5a来充电电池。一旦电池处于稳定状态,微控制器将调整充电电流设置在2a,而每个电池的电压尚未达到4V。主微控制器通过来自单片机的数据对电池电池电压进行连续监测,并利用一个模拟数字转换器的周边设备来测量电池的整体平面电压,主微控制器确定,如果所有电池达到4V,主微控制器将把充电模式转换为恒定电压模式。这是通过将充电电流限制在0.5A.主控微控制器将继续监测整体电池平面电压水平,同时获取数据,以检查当所有电池是完全充电。如图2所示。

转换电源转换器的电荷/放电状态

很好地理解在电源中断时BBU是如何从备用状态转换为电池模式的,这一点至关重要。为了防止任何意外的电力损失和数据损失,模块的主微控制器密切监控背板电压水平。的默认收费模式 LT8228设置在约49V至53V,但如果微控制器检测到背板电压在2毫秒内降至48.5V以下,它将立即将LT8228方向销从充电模式切换到放电模式4分钟,以处理停电。该模块将继续放电,直到四分钟,以确保不间断电源.如果电池允许,而且背板电压仍然没有返回,模块将等待一分钟,让电池冷却,然后进入放电模式。一旦恢复电源,该装置将开关回到主电源并开始充电电池。关于如何操作和维护BBU的具体说明,请参阅图3了解这个过程。

故障处理和反应

必须有一个明确的处理错误的计划。为了避免压力和挫折,必须事先确定潜在的问题,并制定解决这些问题的议定书。与所涉系统集成的设备进行清晰的通信也是确保系统运行顺利和了解预期情况的必要条件。请记住,错误和错误可能会发生,但如何处理它们会对结果产生重大影响。因此,主要的微控制器是专门设计的,以减少错误警报的发生,对八指定的故障。单片机中的固件程序执行算法检查,以检测触发故障的故障。在检测出故障后,它将执行一个验证检查,并且只会在问题连续发生或在设定的几个周期内确认故障。这保证了只有真正的错误被识别和解决,这是一个聪明的方法。

图3充电/输出模块过渡处理操作。

作为MODBUS的从机回应MODBUS命令

在MODBUS网络中,模块总线函数码对建立设备之间的通信至关重要。它们决定设备之间发送的请求或响应的类型,例如读取或写入数据。最常见的MODBUS函数代码包括模块度量、模块运行状态、模块寄存器地址和故障状态。

MODBUS命令的处理完全由主单片机控制。主微控制器支持OCP规范认为必要的所有必需MODBUS命令。这些命令具有改变模块设置的能力,或提供有关电池的开关、健康、电池电压水平、充电和放电电流等重要信息。一旦主微控制器验证消息,它就会按照收到的命令进行响应。

图4一个模式

主要的微控制器通过UART协议处理和传送来自各种外围设备的数据到大陆架微控制器。 ADM2561 和 ADM3061 转发器设备,如图4所示。采用孤立收发机的优点是它对系统级电磁干扰具有免疫力,并坚持采用OP-确定的电磁兼容性(EMC)标准。此外,通过DAS2561实现了从外壳到PC的通信,该通信通过DB9(D-超小型)连接器和RJ45互联网端口与主机PC连接。

总结

一个不可或缺的要求是一个坚定的、有效率的、适应性很强的控制器架构。它应该有明确的输入和输出,以及处理复杂的算法例程的能力。该体系结构应该是模块化的,以允许无缝的算法更改和更新。此外,它应包括内置的安全机制,以防止系统故障或事故,并易于处理意外事件。总体而言,高质量的控制器体系结构应提供可靠和有效的系统控制,同时限制出错或故障的可能性。

本系列的第3部分将解释BBBBM及其相关的微控制器。本文将讨论如何处理可读数据并用于维护电池组电池对电池组电压和电池组温度。除了电池平衡之外,我们还将讨论如何实现SOH算法和SOH算法,以及如何利用这些信息来延长电池组的寿命周期。