本发明专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，它包括核心处理器单元、控制单元、电气执行单元和第一电源四部分；核心处理器单元其主要部分是MCU，MCU连接第一电源、控制单元和蓄电池，MCU还连接键盘和显示器，MCU还与上位机控制系统通信；控制单元包括电压、电流、温度测量电路，PWM、继电器控制信号输出电路，以及电压输出电路，连接并控制电气执行部分为蓄电池充放电控制；电气执行单元主要包括充电机和放电设备，直接连接蓄电池。本发明专利技术能够保证在完成蓄电池充放电操作的过程中，不受电磁等复杂环境的干扰，提高了控制器的处理速度和运行稳定性；V/F和F/V变换可以提高电路的转换精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业现场数据采集领域，主要应用于蓄电池充放电过程的优化控制，涉及一种蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元。
技术介绍
随着高科技及其产业的迅速发展，大存储容量的蓄电池组能源系统已经越来越被人们所重视，在诸如电动汽 车、大功率UPS、电厂及变电站直流系统、通信系统等很多领域中都得到广泛应用。一般蓄电池出厂时必须进行“三充两放”和容量校核，用户在使用过程中也必须通过定期的充放电以消除极化效应。因此，合理地进行蓄电池充放电对蓄电池的管理至关重要。由于蓄电池组是由一定数量的单体电池串联组成，在使用过程中可能会有百次直至千次的充、放电。各单体蓄电池过充电、过放电或者放电不足均易引起电池的故障，某个单体蓄电池的故障也会导致整个蓄电池组的故障和损坏。因此，在线实时检测蓄电池组充放电各单体蓄电池的充放电电压、充放电时的温升以及整个蓄电池组的充放电电流、电压等参数，及时找出损坏或性能显著降低的蓄电池，对于延长电池的使用寿命、降低成本特别是提高直流供电系统的可靠性至关重要。在蓄电池生产现场，电池的充放电都会产生强烈的电磁干扰，进而影响设备的正常运行，如何解决这一问题，提高蓄电池组充、放电控制的效率，是当前这一领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，以克服现有蓄电池充放电控制单元中MCU运行速率慢、控制精度低、电气执行部分与控制部分相互影响较大、主控系统控制的分散、终端控制单元数量较少及系统运行不稳定等方面不足。本专利技术是通过如下技术方案实现的 本专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，其特殊之处在于它包括核心处理器单元、控制单元、电气执行单元和第一电源四部分； 核心处理器单元其主要部分是MCU及其外围接口电路，MCU连接第一电源、控制单元和蓄电池，MCU还连接键盘和显示器，提供人机交互，按用户设定的运行曲线为控制单元提供控制信号，同时接收控制单元采集的蓄电池参数及外围环境参数，并经显示器实时显示，最后完成与上位机控制系统的通信； 控制单元包括输入信号通道和输出信号通道，输入信号通道包括电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路，输出信号通道包括PWM控制信号输出电路、继电器控制信号输出电路、电压输出电路，它们连接并控制电气执行部分为蓄电池充放电控制，用于完成控制任务; 电气执行单元主要包括充电机和放电设备，直接连接蓄电池，完成蓄电池充放电的最后执行要求。优选方案为，控制单元的外围电路采用独立电路，将外围电路划分为第二电源部分和控制板部分，两部分相互连接，控制板部分内部的电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、电压输出电路、PWM和继电器控制信号输出电路各自连接MCU、分别独立运行。控制单元的每个独立通道内部采用光电隔离结构，在输入信号通道和输出信号通道使用光电耦合器隔离信号。核心处理器单元MCU使用ARM系列的Cortex_M3处理器。电压、电流、温度测量电路的内部信号转换采用V/F变换，PWM控制信号输出电路内部信号转换采用F/V变换。本专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，与上位机控制系统通过CAN总线进行数据通信，CAN转以太网模块与交换机连接，经过交换机与上位机进行通信。 充电过程中采用的充电方式有恒压定电流充电，恒压定安时充电，恒压定时间充电，恒流定时间充电，恒流定安时充电，恒流定电压充电。放电过程中采用的放电方式有恒流定电压放电，恒流定时放电，恒流定安时放电。本专利技术的有益效果是，本专利技术的独立布局电路和通道光电隔离设计理念能够保证终端控制单元在完成蓄电池充放电操作的过程中，不受电磁等复杂环境的干扰，采用了CorteX-M3处理器提高了控制器的处理速度和运行稳定性；V/F和F/V变换可以提高电路的转换精度，因此可以应用于环境复杂和高要求的工业现场。附图说明图I是MCU及其外围接口电路示意图。图2是本专利技术的终端控制单元结构示意图。具体实施例方式附图为本专利技术的一种具体实施例。本专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，包括核心处理器单元、控制单元、电气执行单元和第一电源四部分。核心处理器单元的核心部分是MCU及其外围接口，详细结构可见附图1，MCU连接第一电源、控制单元和蓄电池，MCU还连接键盘和显示器，其作用是提供人机交互，根据用户设定的控制曲线输出控制信号，提供给控制单元，同时接收控制单元采集的蓄电池参数(电压、电流、温度、)及外围环境参数(温度、湿度)，并经显示器实时显示参数，最后完成与上位机控制系统的通信；控制单元包括输入信号通道和输出信号通道，输入信号通道包括2路温度测量电路、I路电压测量电路、I路电流测量电路，输出信号通道包括I路PMW控制信号输出电路、I路继电器控制信号输出电路、电压输出电路，其作用是完成控制任务，控制电气执行部分为蓄电池充放电控制。电气执行单元的常见设备就是充电机和放电设备，直接连接蓄电池，其作用就是实现对蓄电池的充放电的最后执行。核心处理器单元MCU使用ARM系列的32位嵌入式Cortex_M3处理器。具有处理速度快、价格低廉、性价比高等特点，并且处理器不需要操作系统，开发容易，并且运行稳定。相比一般的8位单片机处理速度快，运行稳定。这就增加了整个控制系统的运行稳定性以及运行速度。为了完全隔离电池充放电执行系统与控制系统，保证通道之间互不干扰，控制单元的外围电路采用独立设置电路，将外围电路划分为第二电源部分和控制板部分，两部分相互连接。对控制单元的控制板部分，将其内部电路如电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、电压输出电路、PWM控制信号输出电路和继电器控制信号输出电路等电路各自连接MCU，各自连接第二电源部分，并且各电路分别独立运行。为了减少电磁干扰对各独立通道的影响，控制单元的每个独立通道内部采用光电隔离结构，在输入信号通道和输出信号通道使用光电耦合器隔离信号，进而保证了各独立通道的可靠性。电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路等测量电路属于输入信号通道，PWM控制信号输出电路和继电器控制信号输出电路属于输出信号通道。PWM控制信号输出电路设有PID调节器。本专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，MCU与上位机控制系统通过CAN总线进行数据通信，CAN转以太网模块与交换机连接，经过交换机与上位机进行通 目。 为了提高电路的参数的采集精度和控制信号的输出精度，电压、电流、温度测量电路的内部信号转换采用V/F变换，PWM控制信号输出电路内部信号转换采用F/V变换。这样提高了电路的参数的采集精度和控制信号的输出精度，也提高了抗干扰能力。输入输出电压、电流精度< O. 5% (350A/0V-350V, 100A/0V-350V, 50A/0V-200V) (I 路电压、1 路电流)；单体电池电压精度彡O. 1% (0V-5V);温度测量范围0-80°C，测量精度±0. 50C ; (I路电池温度、I路环境温度)；时间误差彡O. ls/h。本专利技术的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，主要完成对蓄电池充放电过程进行控制，同时检测电池组的参数，例如，电压、电流、温度，对蓄电池性能进行优化。其主要功能如下 I、终端控制单元具有充电、放电、静止(不充充本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，其特征在于：它包括核心处理器单元、控制单元、电气执行单元和第一电源四部分；？核心处理器单元其主要部分是MCU及其外围接口电路，MCU连接第一电源、控制单元和蓄电池，MCU还连接键盘和显示器，提供人机交互，按用户设定的运行曲线为控制单元提供控制信号，同时接收控制单元采集的蓄电池参数及外围环境参数，并经显示器实时显示，最后完成与上位机控制系统的通信；控制单元包括输入信号通道和输出信号通道，输入信号通道包括电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路，输出信号通道包括PWM控制信号输出电路、继电器控制信号输出电路、电压输出电路，它们连接并控制电气执行部分为蓄电池充放电控制，用于完成控制任务；电气执行单元主要包括充电机和放电设备，直接连接蓄电池，完成蓄电池充放电的最后执行要求。
【技术特征摘要】
1.一种蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，其特征在于它包括核心处理器单元、控制单元、电气执行单元和第一电源四部分； 核心处理器单元其主要部分是MCU及其外围接口电路，MCU连接第一电源、控制单元和蓄电池，MCU还连接键盘和显示器，提供人机交互，按用户设定的运行曲线为控制单元提供控制信号，同时接收控制单元采集的蓄电池参数及外围环境参数，并经显示器实时显示，最后完成与上位机控制系统的通信； 控制单元包括输入信号通道和输出信号通道，输入信号通道包括电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路，输出信号通道包括PWM控制信号输出电路、继电器控制信号输出电路、电压输出电路，它们连接并控制电气执行部分为蓄电池充放电控制，用于完成控制任务; 电气执行单元主要包括充电机和放电设备，直接连接蓄电池，完成蓄电池充放电的最后执行要求。2.根据权利要求I所述的蓄电池充放电集散控制系统的终端控制单元，其特征在于控制单元的外围电路采用独立电路，将外围电路划分为第二电源部分和控制板部分，两部分相互连接，控制板部分内部的电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、电压输出电路、PWM控制信号输出电路和继电器控制信号输出电路各自连接MCU、分别独立运行。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱书波，李庆华，牟伟清，刘伟杰，徐元，
申请(专利权)人：山东轻工业学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。