DETA蓄电池一种应急通信车车载综合电源管理系统设计方法

摘要：针对应急通讯车使命载荷供电精准化和智能化，以及车载供电体系精细化办理趋势，提出一种面向应急通讯车归纳电源负载用电精准匹配的车载归纳电源操控办理办法。该办法可确保应急通讯车车载使命载荷安全牢靠运转，有效提高整个车载电源体系用电办理准确度、牢靠性和供电质量，然后提高整车体系牢靠性、可用性和续航能力。该办法的提出是信息体系智能化开展在应急通讯车研制项目落地，也可作为车载渠道办理体系、使命载荷办理体系向精细化管控开展方向的引领。

关键词：应急通讯车；载荷；办理体系；准确度；牢靠性

 

0引言

车载归纳电源是应急通讯车的中心关重设备，是应急通讯车正常作业、完结功能功能的前提，是决议应急通讯车完结使命的确保[1]。

跟着车载电子信息技能不断开展和应急可用通讯手法的不断进步，以及应急通讯国家战略的内涵外延的不断拓展，应急通讯车集成度杂乱度越来越高[2]，车载用电设备越来越多，供电办理要求越来越杂乱、专业，一起，供电方式也越来越多样化，包括了市电、油机、硅整流发电机、电池等。供电方式多样化和用电需求杂乱化对车载归纳电源向精细化办理操控提出了新的契机和挑战。

前期的车载归纳电源办理操控体系，只能依照上电、断电进行粗放式办理，作业状况单一，用电输出接口不能单独操控[3]，供电与用电匹配度差，归纳电源用电功率和质量低下，甚至导致体系使用过程用电设备使命失败。

关于应急通讯车而言，其供电体系运转的好坏将直接决议整车的功能和完结使命的匹配度，甚至决议使命胜败，而前期电源办理操控技能，早已不能适应新时期车载使命载荷对智能化办理的需求，因而，本文提出一种负载用电匹配的车载归纳电源办理体系的规划，能够供给车载使命载荷作业匹配性供电、负载匹配准确性供电办理和操控，全面提高车载归纳电源的供电质量，提高整车使用功能。

1车载归纳电源办理体系概述

1.1 车载归纳供配电体系

车载归纳电源依据逆变等技能，以外接油机、220V沟通市电、蓄电池组、硅整流发电机等供电设备为输入，以车载归纳电源和交直流分电盒等配电设备输出，为车载沟通、直流用电设备供给车载用电输出。车载归纳供配电体系如图1所示。

图1 车载归纳供配电体系

接口壁盒用于完结沟通电引进、避雷、地线引接等功能，支撑外接市电和沟通发电机供电；硅整流发电机用于使用车辆动力发电，为体系供给直流能源并为蓄电池组充电；蓄电池组用于供电方式切换时供给不间断电源，完结无缝切换，并供给其他一切输入缺失条件下后备供电，平常在有电源输入时承受沟通逆变充电机和硅整流发电机充电；车载归纳电源用于整车电源的归纳办理，具有各类电源输入/输出接口、逆变功能、电源状况指示、优先级判别、交/直流转化、蓄电池组的充放电办理、通断操控、滤波以及过流、过压、欠压的保护和声光告警功能，是车载归纳供配电体系的中心设备；沟通和直流分线盒为设备电源供给滤波和分路供电功能。

1.2 车载归纳电源办理体系

车载归纳电源办理体系，能够实时监控电源运转状况，搜集作业数据和毛病信息并进行剖析处理。车载电源办理体系经过解析电源各作业要素，并上报数据显现各车载归纳电源电流、电压、温度、开关状况，以及用电设备输入接口电压、电流和功耗等运转数据，并对过流、过压、过热等毛病信息进行显现和报警。车载归纳电源办理体系一般由车载归纳电源的本地办理操控单元和集成装置客户端办理软件的上位机组成，如图2所示。

图2 车载归纳电源办理体系

上位办理体系与本地监控办理模块之间首要交互车载归纳电源电压、电流、输出功耗、作业温度、毛病状况等信息，并可自动进行参数设置、读取和相关供电操控。

2　车载归纳电源办理体系规划

2.1　体系架构规划

车载归纳电源及其办理体系供给电压变换和电源办理操控功能，以保障体系牢靠运转，为应急通讯车载荷供给牢靠运转、高效高质的供电保障。本地监控办理模块对供电输入源、电源转化、配电模块进行监控和办理，并供给充电操控、毛病告警、自动保护等功能；电源转化模块、配电模块将输入的交直流供电源转化为安稳配电输出，承受本地监控办理模块的办理和操控，供给用电载荷匹配的用电输出；本地监控办理模块与上位机经过通讯接口互连，对归纳电源作业状况进行配置、查询、断电、取电等操控操作，接纳上位机指令，并将归纳电源作业状况数据上报给上位机。车载归纳电源及其办理体系使用架构如图3所示。

图3 车载归纳电源及其办理体系使用架构示目的

上位机办理体系以上位计算机为承载渠道，装置上位机办理软件，软件包括参数配置办理、参数查询办理、参数显现办理、日志办理、授时办理、毛病诊断办理、体系运转监督等软件功能模块；本地监控办理体系以本地监控办理模块为基础硬件渠道，集成本地监控办理嵌入式软件，软件包括供电操控与监督、用电状况搜集与监控、电源日志审计、参数配置办理、参数查询办理、上位机指令接纳、电源状况上报等功能模块。体系架构如

图4所示。

图4 体系架构示目的

2.2　硬件规划

归纳考虑费效比，上位计算机直接选用商用货架设备，硬件仅规划本地监控办理模块。本地监控办理模块选用AT91RM9200作为中心处理器，该芯片依据ARM9内核，主频为180 MHz 时功能可达200 MIPS, 并内置16 KB SRAM 和128 KB ROM。外部总线接口（EBI）支撑SDRAM 等存储器, 带有7个外部中止源、1个快速中止源和4个32位PIO操控器, 最多支撑122个可编程I/O端口。一起该芯片还内嵌EthernetMAC 10/100M接口,并供给USB2.0全速主机端口与设备接口。选用1片S29GL064S建立Nor FLASH和2片HY57V281602建立SDRAM作为体系存储器，扩展以太网接口、串行接口用于与上位机通讯和本单元调试办理。硬件框图如图5所示。

图5 本地监控办理模块硬件框图

2.3  接口规划

体系接口首要包括本地监控办理模块与电源转化模块和配电模块的接口，以及上位机办理软件与本地监控办理模块的接口等，接口描述见表1。

表 1　接口描述

序号	接口称号	接口说明	接口协议
1	通道办理接口	本地通道办理模块经过该接口办理配电模块各通道电压电流等参数，完结参数配置、查询	UDP协议
2	通道状况上报接口	配电模块经过该接口自动上报各通道状况、毛病告警等信息	UDP协议
3	电源转化办理接口	本地通道办理模块经过该接口办理电源转化模块电压电流等参数，完结参数查询	UDP协议
4	电源状况上报接口	电源转化模块经过该接口自动上报电源状况、毛病告警等信息	UDP协议
5	充电模块办理接口	本地通道办理模块经过该接口完结充电办理、充电状况查询等	UDP协议
6	配置办理接口	上位机软件经过该接口与本地办理模块交互，完结参数查询、设置	UDP协议
7	状况上报接口	本地办理模块上报体系状况、电池状况、各配电通道状况、毛病告警灯信息	UDP协议

2.4　软件规划

2.4.1本地监控办理模块软件流程规划

本地监控办理模块软件在主程序中，首要对网口、串口、操控与搜集等模块进行初始化，然后进入主程序循环履行。主函数首要进行供电输入源的检测，完结检测后，依据供电优先级逻辑，挑选供电输入源，并依据不同的供电输入源进行升压或降压处理，一起开启给蓄电池充电。随后查询衔接上位机网口，假如上位机给本地监控办理模块发送了指令，本地监控办理模块则依据指令做出呼应操作；本地监控办理模块依照设定的周期轮询搜集各供电接口电压、电流以及电源作业状况，并将搜集成果上报上位机，上位机经过布置的软件进行状况显现，若是发生反常毛病，将在上位机显现，一起本地供给声光告警。主程序作业流程如图6所示。

图6 主程序软件流程图

车载归纳电源面板包括输入源指示灯、电源总开关、显现屏、声光告警和指令按钮等。其间，显现屏用于电池状况显现和上报提醒、毛病信息。车载归纳电源面板及运转状况显现如图7所示。

图7 车载归纳电源面板及运转状况显现示目的

2.4.2 上位机软件界面规划

上位机软件首要是将本地监控办理模块搜集的电源作业状况在上位机进行显现，并按用户目的进行电源参数配置办理，异地办理车载归纳电源。为适应应急通讯车技能开展，上位机软件界面选用QT结构进行开发。供电状况监督及查询界面如图8所示。

图8 供电状况监督及查询界面示目的

2.4.3 本地监控办理模块与上位机通讯协议规划

本地监控办理模块与上位机之间经过网口互连，接口之间通讯遵从一致拟定的通讯协议，依照网间互联协议（TCP/IP）履行。本地监控办理模块接纳上位机指令，并按搜集周期规则和触发两种类型搜集电压、电流、反常、毛病等信息，上报给上位机。通讯协议分为两类，一类为配置办理指令，另一类为查询/上报指令，选用一致的协议格局，经过指令码区别不同的指令。

通讯协议格局见表2。

表 2　通讯协议格局

1）开始位：开始字节为2字节固定编码：0xEB 0x30；

2）指令码：共有5种指令码，配置指令0x31,配置呼应0x32，查询指令0x33,查询呼应0x34,自动上报0x35；

3）参数码：共有3种参数码，体系参数0x01，电池状况0x02，配电模块参数0x03；

4）长度码：参数值（结构体）的长度，当指令码为参数查询时，长度码为0；

5）参数值：不同的参数码对应不同的参数结构体，体系参数包括供电输入状况、电压、电流、功耗、毛病告警等参数，电池状况参数包括电量、充放电状况、毛病告警等参数，配电模块参数包括配电路数、每路电压电流功耗、每路毛病告警等参数；

6）校验位：从开始字节算起至参数值一切字节求和，对256取模。

3 结语

本文以实践科研项目为起点，介绍了应急通讯车的车载归纳电源办理体系的规划，包括了体系架构、硬件、接口、软件等的具体规划。该体系分为本地管控和上位机管控两个组成部分，两个部分共同作用，完结了车载归纳电源办理操控，确保了车载归纳电源和载荷用电的牢靠性，然后确保的应急通讯车的牢靠性和可用性。