開放式計(jì)算項(xiàng)目(OCP)是一個(gè)非營(yíng)利組織,負(fù)責(zé)交流數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和跨行業(yè)的最佳實(shí)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(jì)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(jì)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(guò)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(jí)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?yàn)樗峁┝嗽S多不能忽視的好處。有序和有組織的電路的主要優(yōu)點(diǎn)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(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。此外,良好的客房管理做法通過(guò)防止可能干擾正常功能的電氣故障來(lái)提高電路性能和壽命。必須定期監(jiān)測(cè)和組織電路,以查明和處理可能出現(xiàn)的任何問(wèn)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(jiǎn)單而有效的方法,不應(yīng)被忽視。每一個(gè)BBB模塊都使用一個(gè)主微控制器和一個(gè)電池管理系統(tǒng)的微控制器。模擬設(shè)備的參考設(shè)計(jì)?MAX32690 ,超低能臂 ® 微控制器,作為主要的微控制器,負(fù)責(zé)六個(gè)重要的過(guò)程(見(jiàn)圖1)。?MAX32625 微控制器是用于參考設(shè)計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)到主微控制器。

主要的微控制器的六個(gè)程序是:

· 通過(guò)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(guò)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(shí)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(gè)精密扇速

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

· Ltc2991溫度

BMS單片機(jī)

主微控制器通常會(huì)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?yàn)轭A(yù)計(jì)電池電壓、單極、SOH和溫度不會(huì)迅速變化。在發(fā)生任何故障的情況下,兩個(gè)微控制器之間的共享密碼將會(huì)在主微控制器上發(fā)出很高的標(biāo)記并觸發(fā)一個(gè)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(gè)專用的I 2 提供了一個(gè)端口,專門與該微控制器進(jìn)行通信,以促進(jìn)兩個(gè)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(guò)電源管理總線協(xié)議檢查電壓、電流、溫度測(cè)量、警告和故障。當(dāng)測(cè)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(shí),LTC2971作為快速反饋功能。此外,該裝置還通過(guò)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(guò)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(jì)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(gè)BBU模塊的外部存儲(chǔ)設(shè)備。主微控制器通過(guò)I定期將電池電壓、開關(guān)電壓、SOH、電池類型和型號(hào)年、以及板式溫度等重要信息保存到EPROM上。 2 c為其閃存頁(yè)寫信。此數(shù)據(jù)每小時(shí)更新一次,在維護(hù)和故障排除期間可供用戶訪問(wèn)。

LTC2991(數(shù)碼機(jī)上溫度監(jiān)測(cè))

LTC2991 是一個(gè)八分之一電壓、電流和溫度傳感器。這個(gè)設(shè)備是用來(lái)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(huì)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(shí),當(dāng)電池的電壓極低時(shí),微控制器允許最大電流為5a來(lái)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(gè)電池的電壓尚未達(dá)到4V。主微控制器通過(guò)來(lái)自單片機(jī)的數(shù)據(jù)對(duì)電池電池電壓進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),并利用一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的周邊設(shè)備來(lái)測(cè)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(guò)將充電電流限制在0.5A.主控微控制器將繼續(xù)監(jiān)測(cè)整體電池平面電壓水平,同時(shí)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(shí)BBU是如何從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電池模式的,這一點(diǎn)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(fèi)模式?LT8228設(shè)置在約49V至53V,但如果微控制器檢測(cè)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(méi)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(shuō)明,請(qǐng)參閱圖3了解這個(gè)過(guò)程。

故障處理和反應(yīng)

必須有一個(gè)明確的處理錯(cuò)誤的計(jì)劃。為了避免壓力和挫折,必須事先確定潛在的問(wèn)題,并制定解決這些問(wèn)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(qǐng)記住,錯(cuò)誤和錯(cuò)誤可能會(huì)發(fā)生,但如何處理它們會(huì)對(duì)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(jì)的,以減少錯(cuò)誤警報(bào)的發(fā)生,對(duì)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(cè)觸發(fā)故障的故障。在檢測(cè)出故障后,它將執(zhí)行一個(gè)驗(yàn)證檢查,并且只會(huì)在問(wèn)題連續(xù)發(fā)生或在設(shè)定的幾個(gè)周期內(nèi)確認(rèn)故障。這保證了只有真正的錯(cuò)誤被識(shí)別和解決,這是一個(gè)聰明的方法。

圖3充電/輸出模塊過(guò)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(duì)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(qǐng)求或響應(yīng)的類型,例如讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。最常見(jiàn)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(yàn)證消息,它就會(huì)按照收到的命令進(jìn)行響應(yīng)。

圖4一個(gè)模式

主要的微控制器通過(guò)UART協(xié)議處理和傳送來(lái)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(diǎn)是它對(duì)系統(tǒng)級(jí)電磁干擾具有免疫力,并堅(jiān)持采用OP-確定的電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)。此外,通過(guò)DAS2561實(shí)現(xiàn)了從外殼到PC的通信,該通信通過(guò)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(gè)不可或缺的要求是一個(gè)堅(jiān)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(wú)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(shí)限制出錯(cuò)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(duì)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(shí)現(xiàn)SOH算法和SOH算法,以及如何利用這些信息來(lái)延長(zhǎng)電池組的壽命周期。