【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能配电的，具体涉及一种基于can总线的多通道低压智能配电装置和配电方法。
技术介绍
1、近年来，随着特种车辆信息化的发展，特种车辆对电气化、智能化的要求越来越高，各控制器和执行部件的供电需求也越来越复杂，目前，特种车辆的配电装置大部分采用人工手动控制热保护开关方式给用电设备配电，配电支路只能通过热保护开关自带的过载功能进行保护，而无法监控各用电设备的供电输出状态和电压、电流参数等信息，不能及时掌握用电设备的运行情况，同时特种车辆的配置装置结构形式相对单一，对于较复杂的逻辑控制实施比较困难，且难以进行配电支路的管理，无法满足智能配电管理需求。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种基于can总线的多通道低压智能配电装置和配电方法，以解决特种车辆的配电装置存在的上述问题。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于can总线的多通道低压智能配电装置，该装置包括：智能功率模块n1(1)、智能功率模块n2(2)、智能功率模块n3(3)、智能功率模块n4(4)、智能功率模块n5(5)、智能功率模块n6(8)、直流滤波器(6)、直流稳压二极管(9)、主控板模块(10)、转接板模块(11)、粗电输入接口航插(12)、精电输入接口航插(13)、负载接口航插(14-17)和can1总线接口航插(18)；
5、主控板模块和can1总线接口航插(18)、转接板模块(1
6、转接板模块(11)和主控板、直流滤波器、6路智能功率模块相连，用于can总线节点的分配，直流24v控制电源分支配电；
7、智能功率模块n1-n6(1-5、8)的控制电源接口和转接板模块(11)相连，用于智能功率模块的控制电源供电，智能功率模块n1-n6(1-5、8)的总线接口和转接板模块(11)通过双绞线电缆相连，用于can总线的通讯，智能模块的n1-n6(1-5、8)的负载接口和负载接口航插(14-17)相连，用于用电设备的配电输出；
8、精电输入接口航插(13)通过直流稳压二极管(9)、直流滤波器(6)分别与主控板模块和转接板模块相连，为主控板模块和转接板模块提供稳定电源；
9、粗电输入接口航插(12)与智能功率模块n1-n6(1-5、8)相连，为6个智能功率模块提供供电电源。
10、一种基于can总线的多通道低压智能配电方法，该方法包括如下步骤：
11、s1、车载精电24v电源从精电输入接口航插(13)进入，经过直流稳压二极管(9)、直流滤波器(6)进行稳压和滤除谐波后，输出平稳的电源给智能功率模块和主控板模块(10)提供控制电源；
12、s2、车载粗电24v电源从粗电输入接口航插(12)进入，分别给6个智能功率模块提供负载电源，通过接收总线配电命令给用电设备进行配电；
13、s3、上位机发送配电控制命令通过can1总线接口航插(18)进入，主控板模块(10)接收到配电控制指令后，通过can2总线转发配电控制指令，转接板的can总线总节点收到can2总线发送的配电指令，将配电指令广播发送至6个智能功率模块，6路智能功率模块收到配电指令后，从负载接口航插(14-17)输出配电，完成用电设备的上电控制；
14、s4、如图1-6所示，6路智能功率模块将从负载接口航插(14-17)接口监测到的用电设备运行状态、输出的电流、电压值和故障报警信息通过can3总线上传到转接板模块(11)的总线总节点，总线总节点的数据通过can2总线发送至主控板模块(10)，主控板模块(10)将用电设备运行状态、输出的电流、电压值和故障报警信息的数据，通过can1总线转发至上位机，用户通过上位机实时查看当前用电设备的工作状态及用电参数信息；
15、s5、主控板模块(10)的can集成电路1收到总线数据后，经mcu读取can1接收缓存的数据，将数据依据总线协议进行转换为配电控制命令，最终通过can集成电路2转发出去；eeprom集成电路存储记录每路过压、过流、短路保护值配置数据；
16、s6、主控板模块(10)的电源集成电路，将车载的24v电源转换成系统所需的dc5v和dc3.3v电源；
17、s7、转接板模块(11)将24v控制总电源输入分支成8路24v支路电源，分别给智能功率模块提供控制电源，将can总节点分配成8路can分节点，进行配电数据的总线通讯；
18、s8、智能功率模块的can集成电路1和can集成电路2收到总线数据后，经mcu读取can1和can2接收缓存的数据，将数据依据总线协议进行转换为电平信号，通过io电平信号控制功率驱动电路，实现8路用电设备的通断电；
19、s9、用电设备的电流及电压信息通过输出的电源、电流采集电路实现采集，将采集的数据通过mcu控制电路的采集通道进行a/d转换，将转换的值依据总线协议通过can集成电路1和can集成电路2发送出去。
20、(三)有益效果
21、本专利技术提出一种基于can总线的多通道低压智能配电装置和配电方法，本专利技术结构简单、控制方便，可以根据不同用电设备的用电需求，将大功率的低压24v输入电源通过智能功率模块合理分配给各个用电设备，实现能源的合理使用，同时还可以通过can总线进行输出控制，起到节能降耗的作用。
22、本专利技术还可以监控各用电设备的电压、电流，并针对每个智能功率模块设置相应的短路、过压、过流保护值，防止短路、过压、过流等故障发生，起到保护智能功率模块的作用，提高低压配电系统的可靠性。
23、本专利技术具有可拓展性和灵活性，如果用户的配电通道需求大于48路通道，只需增加智能功率模块数量，就可以满足用户需求。
24、本专利技术的所有元器件全部选用国产器件，可以在高温+105℃环境下工作，能够安装到车辆动力舱内部。其具备全国产化、耐高温特点。
25、本专利技术已成功装备在国内某特种车辆上，并随整车通过初步验收同时实现系统的集成化、信息化。
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1.一种基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，该装置包括：智能功率模块N1(1)、智能功率模块N2(2)、智能功率模块N3(3)、智能功率模块N4(4)、智能功率模块N5(5)、智能功率模块N6(8)、直流滤波器(6)、直流稳压二极管(9)、主控板模块(10)、转接板模块(11)、粗电输入接口航插(12)、精电输入接口航插(13)、负载接口航插(14-17)和CAN1总线接口航插(18)；
2.如权利要求1所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)包括：MCU、4路IO输出驱动电路、4路IO采集调理电路、EEPROM集成电路、RS232集成电路、CAN集成电路1、CAN集成电路2、CAN集成电路3、CAN集成电路4和电源集成电路；转接板模块(11)包括：24V控制总电源输入、24V支路电源1-8、CAN总节点和CAN分节点1-8。
3.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)是多通道低压智能配电装置的核心，用于采集处理、逻辑运算，同时内部存储记录每路过压、过流、
4.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)的MCU处理器采用ARM系列GD32F407，支持4路CAN总线通讯，支持1路RS232通讯，存储采用EEPROM存储器，能够完成100万次的擦写，支持4路开关量输入和4路IO输出；主控板模块内设置有电源集成电路，电源集成电路采用DC-DC稳压电源，将车载用电转换为主控板模块用电，配合主控板模块内的滤波电路可以保证主控板模块供电纹波在4‰以内。
5.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，外部精电电源DC24V1通过直流稳压二极管、直流电源滤波器分别与主控板模块(10)和转接板模块(11)相连，为主控板模块(10)和转接板模块(11)提供稳定电源，直流电源滤波器用于滤除谐波，使控制电源更平稳，保证了主控板模块(10)和转接板模块(11)稳定运行。
6.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，外部粗电电源DC24V2与智能功率模块N1、智能功率模块N2、智能功率模块N3、智能功率模块N4、智能功率模块N5、智能功率模块N6相连，为6个智能功率模块提供供电电源。
7.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，转接板模块(11)将来自直流电源滤波器的1路24V输入电源分支成6路独立的24V输出电源，分别为6个智能功率模块提供控制电源，转接板模块(11)具有CAN网关功能，将1路CAN总线分支成6路CAN总线使用。
8.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，每个智能配电模块实现8路直流24V配电输出，具有2路CAN接口和1路烧写程序接口，能够完成对24V单线制直流电源的控制，实现配电控制；每个智能功率模块具有通断功能、负载电流检测功能、输出电压、电流采集功能、输入电压欠压保护功能、输出电流过载保护功能、输出短路保护功能、故障复位功能、状态指示功能；每个智能功率模块通过CAN总线进行过流、过压、短路参数设置，同时设置智能功率模块的设备地址和查询上报故障的方式。
9.如权利要求2所述的基于CAN总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，多通道低压智能配电装置实现48路的低压直流配电，每路带载能力达120A，粗电电源输入总功率为7000W；如果用户的配电通道需求大于48路通道，只需增加智能功率模块数量；多通道低压智能配电装置的元器件全部选用国产器件，能在高温+105℃环境下工作，能够安装到车辆动力舱内部。
10.一种基于权利要求2-9任一项的装置的基于CAN总线的多通道低压智能配电方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于can总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，该装置包括：智能功率模块n1(1)、智能功率模块n2(2)、智能功率模块n3(3)、智能功率模块n4(4)、智能功率模块n5(5)、智能功率模块n6(8)、直流滤波器(6)、直流稳压二极管(9)、主控板模块(10)、转接板模块(11)、粗电输入接口航插(12)、精电输入接口航插(13)、负载接口航插(14-17)和can1总线接口航插(18)；
2.如权利要求1所述的基于can总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)包括：mcu、4路io输出驱动电路、4路io采集调理电路、eeprom集成电路、rs232集成电路、can集成电路1、can集成电路2、can集成电路3、can集成电路4和电源集成电路；转接板模块(11)包括：24v控制总电源输入、24v支路电源1-8、can总节点和can分节点1-8。
3.如权利要求2所述的基于can总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)是多通道低压智能配电装置的核心，用于采集处理、逻辑运算，同时内部存储记录每路过压、过流、短路保护值配置数据，智能功率模块n1-n6(1-5、8)仅提供控制和反馈接口，当需要更换智能功率模块n1-n6(1-5、8)时，只需直接更换，无需重新配置即可使用。
4.如权利要求2所述的基于can总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，主控板模块(10)的mcu处理器采用arm系列gd32f407，支持4路can总线通讯，支持1路rs232通讯，存储采用eeprom存储器，能够完成100万次的擦写，支持4路开关量输入和4路io输出；主控板模块内设置有电源集成电路，电源集成电路采用dc-dc稳压电源，将车载用电转换为主控板模块用电，配合主控板模块内的滤波电路可以保证主控板模块供电纹波在4‰以内。
5.如权利要求2所述的基于can总线的多通道低压智能配电装置，其特征在于，外部精电电源dc24v1通过直流稳压二极管、直流电...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉峰，任梦琦，张志强，张瑞清，仝晓燕，马新波，候永爱，聂少董，蔡富佳，姜锋，
申请(专利权)人：内蒙古一机集团宏远电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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