CN116300591A - 一种用于ems的多功能控制板及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了能量管理系统技术领域的一种用于EMS的多功能控制板及控制方法，控制板包括一CPU、一时钟模块、一存储模块、一输入输出模块、一通信模块、一电源模块、一ESAM安全模块、一指示灯、一刷卡器接口、一调试接口、一复位按键、一蜂鸣器以及一显示屏；所述CPU分别与时钟模块、存储模块、输入输出模块、通信模块、电源模块、ESAM安全模块、指示灯、刷卡器接口、调试接口、复位按键、蜂鸣器以及显示屏连接。本发明的优点在于：极大的提升了控制板的功能性以及扩展性，简化了储能系统的拓扑。
Description
技术领域
本发明涉及能量管理系统技术领域，特别指一种用于EMS的多功能控制板及控制方法。
背景技术
在储能领域中，以电化学为代表的新型储能具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点，已成为提升电力系统可靠性的重要手段。作为新型储能的主力军，电化学储能已经开始从兆瓦级别的示范应用迈向吉瓦级别的规模。储能系统中关键的两个部件是EMS(能量管理系统)与PCS(储能变流器)。
EMS是运用自动化、信息化等专业技术，对储能系统的能源供应、存储、输送等环节实施动态监控和数字化管理，从而实现对储能系统进行监控、预测、平衡、优化等功能，即EMS的重点是了解电网的运行特点和核心诉求。此外，做好储能系统的热管理和智慧运维也是电池管理系统和EMS的重要发展方向。EMS主要包括信息采集终端、通信管理机、系统平台硬件以及系统软件等部分，通过信息采集终端、通信管理机、数据采集器等硬件设备，实现信号的采集、交换和传递。
PCS是连接电源、电池与电网的核心器件，主要用于实现电网与储能电池的能量双向转换控制，在并网条件下根据EMS指令对储能电池进行充放电以平滑风电、光伏等新能源，在离网条件下为负荷提供电压和频率支撑(内部电网支持)。与光伏逆变器相比，PCS的关键在于实现交流与直流的相互转换。
由于储能应用场景的多样性，使得储能系统存在多种不同的拓扑方案，而不管哪种拓扑，EMS和PCS都是必不可少的。而EMS的运行依赖于EMS控制板，PCS的运行依赖于PCS监控器，即传统的储能系统除了部署EMS和PCS，还需部署EMS控制板和PCS监控器，导致存在拓扑复杂、占空间、成本高等问题，且传统的EMS控制板的接口种类少，扩展性能差。
因此，如何提供一种用于EMS的多功能控制板及控制方法，实现提升控制板的功能性以及扩展性，简化储能系统的拓扑，成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种用于EMS的多功能控制板及控制方法，实现提升控制板的功能性以及扩展性，简化储能系统的拓扑。
第一方面，本发明提供了一种用于EMS的多功能控制板，包括一CPU、一时钟模块、一存储模块、一输入输出模块、一通信模块、一电源模块、一ESAM安全模块、一指示灯、一刷卡器接口、一调试接口、一复位按键、一蜂鸣器以及一显示屏；
所述CPU分别与时钟模块、存储模块、输入输出模块、通信模块、电源模块、ESAM安全模块、指示灯、刷卡器接口、调试接口、复位按键、蜂鸣器以及显示屏连接。
进一步地，所述所述时钟模块包括一系统时钟电路以及一实时时钟电路；
所述系统时钟电路包括一时钟芯片U11、一电阻R58以及一电容C44；所述时钟芯片U11的引脚1、4均与电容C44连接，引脚2接地；所述电阻R58的一端与时钟芯片U11的引脚3连接，另一端与CPU连接；
所述实时时钟电路包括一时钟芯片U10、一电阻R62、一电阻R63、一二极管D8、一二极管D9以及一电池J2；所述二极管D8的输入端与电阻R62以及电阻R63连接，输出端与二极管D9的输出端以及时钟芯片U10的引脚VDD连接；所述电池J2的正极与二极管D9的输入端连接，负极接地；所述时钟芯片U10的引脚SCL与电阻R32以及CPU连接，引脚SDA与电阻R62以及CPU连接，引脚NT与CPU连接。
进一步地，所述存储模块包括一eMMC电路、一DDR电路、一SD卡接口电路以及一SPI-FLASH电路；
所述eMMC电路、DDR电路、SD卡接口电路以及SPI-FLASH电路均与CPU连接。
进一步地，所述输入输出模块包括一干接点输入电路以及一干接点输出电路；
所述干接点输入电路以及干接点输出电路均与CPU连接；
所述干接点输入电路包括一光耦U12、一电阻R57、一电阻R59、一电阻R60、一电容C45、一发光二极管D6以及一二极管D7；
所述光耦U12的引脚1与电阻R59以及电容C45连接，引脚2与电容C45以及二极管D7的输入端连接，引脚3接地，引脚4与电阻R60、发光二极管D6的输出端以及CPU连接；所述电阻R57的一端与发光二极管D6的输入端连接，另一端与电阻R60连接；
所述干接点输出电路包括一继电器K1、一电阻R61、一电阻R64、一电阻R65、一三极管Q1、一二极管D10以及一发光二极管D11；
所述电阻R64的一端与CPU连接，另一端与电阻R65以及三极管Q1的b极连接；所述三极管Q1的e极与电阻R65连接并接地，c极与继电器K1的引脚8、二极管D10的输入端、发光二极管D11的输出端连接；所述继电器K1的引脚1与电阻R61以及二极管D10的输出端连接；所述发光二极管D11的输入端与电阻R61连接。
进一步地，所述通信模块包括一RS232接口电路、一RS485隔离电路、一CAN隔离电路、一以太网电路、一4G通信电路以及一WIFI蓝牙通信电路；
所述RS232接口电路、RS485隔离电路、CAN隔离电路、以太网电路、4G通信电路以及WIFI蓝牙通信电路均与CPU连接。
进一步地，所述电源模块包括一超级电容掉电存储电路、一电源时序控制及复位电路、一3.3V输出电路、一3.7V输出电路、一5V输出电路、一5V转1.8V电路、一5V转1.5V电路以及一5V转1.0V电路；
所述超级电容掉电存储电路的输出端分别与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述5V输出电路的输出端分别与5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输入端连接；所述3.3V输出电路、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输出端均与CPU连接；所述电源时序控制及复位电路分别与CPU、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路连接。
进一步地，所述超级电容掉电存储电路包括一整流降压芯片U1、一运算放大芯片U2、一接线端子J1、一二极管D1、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电感L1；
所述整流降压芯片U1的引脚1与电容C5以及电容C6连接并接地，引脚2与电感L1以及电容C7连接，引脚3与电容C5、电容C6、电阻R12以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R2、电阻R3以及电阻R4连接，引脚5与电阻R12、电阻R15以及电容C8连接，引脚6与电容C7连接；
所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚2、3、4接地，引脚5与二极管D3的输入端连接；所述二极管D2的输入端与电容C3、电容C4以及电阻R1连接，输出端与二极管D1的输出端、二极管D3的输出端以及二极管D4的输入端连接；所述电阻R15与电容C8连接并接地；所述电容C1和电容C2并联后，一端与电感L1以及电阻R1连接，另一端接地；所述二极管D5的输出端与电阻R2连接，输入端与电阻R5以及运算放大芯片U2的引脚1连接；
所述运算放大芯片U2的引脚2与电阻R5以及电阻R8连接，引脚3与电阻R11以及电阻R13连接，引脚4接地，引脚5与电阻R9以及电阻R14连接，引脚6与电阻R6以及电阻R7连接，引脚7与电阻R6连接；
所述电阻R10与电阻R11连接；所述电阻R7与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述电阻R13、电阻R14、电容C3以及电容C4均接地。
进一步地，所述电源时序控制及复位电路包括一稳压管U7、一电阻R28、一电阻R30、一电阻R32、一电阻R34、一电阻R35、一电阻R38、一电阻R39、一电阻R40、一电阻R41、一电阻R45、一电阻R46、一电阻R48、一电阻R49、一电阻R50、一电阻R51、一电阻R52、一电阻R53、一电容C27、一电容C33、一运放U8A、一运放U8B、一运放U8C、一运放U8D以及一按键SW1；
所述稳压管U7的引脚1、2均与电阻R28、电容C33、电阻R32、电阻R40、电阻R48以及电阻R53连接，引脚3与电容C33连接并接地；
所述运放U8A的引脚1与电阻R29以及5V转1.0V电路连接，引脚3与电容C27以及电阻R29连接，引脚6与电阻R32以及电阻R34连接，引脚7与电阻R30连接；所述电阻R35的一端与电阻R34连接，另一端接地；
所述运放U8B的引脚2与电阻R38以及5V转1.8V电路连接，引脚4与电阻R40以及电阻R41连接，引脚5与电阻R39连接；
所述运放U8C的引脚8与电阻R48以及电阻R49连接，引脚9与电阻R46连接，引脚14与电阻R45以及5V转1.5V电路连接；
所述运放U8D的引脚10与电阻R53连接，引脚11与电阻R50以及电阻R52连接，引脚13与电阻R51、按键SW1以及CPU连接。
第二方面，本发明提供了一种用于EMS的多功能控制板的控制方法，包括如下步骤：
步骤S10、控制板的CPU运行EMS控制程序以及PCS控制程序，将控制板通过通信模块分别连接至EMS和PCS；
步骤S20、CPU通过通信模块或者显示屏获取输入的配置文件，将所述配置文件存储至存储模块中；
步骤S30、EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，基于所述配置文件分别控制EMS和PCS的工作；
步骤S40、EMS控制程序以及PCS控制程序运行过程中，基于界面切换指令切换显示于顶层的显示界面。
进一步地，所述步骤S20中，所述配置文件至少携带EMS启闭标识、接口参数以及运行参数；所述EMS启闭标识为启动或者关闭；
所述步骤S30具体为：
EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，若EMS启闭标识为关闭，则进入PCS单独工作模式，PCS控制程序基于所述配置文件控制PCS的工作；若EMS启闭标识为启动，则进入EMS和PCS同步工作模式，EMS控制程序和PCS控制程序基于所述配置文件控制EMS和PCS的工作；
所述步骤S40中，所述显示界面为EMS控制程序或者PCS控制程序的显示界面。
本发明的优点在于：
通过设置包括系统时钟电路和实时时钟电路的时钟模块，包括eMMC电路、DDR电路、SD卡接口电路和SPI-FLASH电路的存储模块，包括干接点输入电路和干接点输出电路的输入输出模块，包括RS232接口电路、RS485隔离电路、CAN隔离电路、以太网电路、4G通信电路和WIFI蓝牙通信电路的通信模块，包括超级电容掉电存储电路、电源时序控制及复位电路、3.3V输出电路、3.7V输出电路、5V输出电路、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路和5V转1.0V电路的电源模块，ESAM安全模块，指示灯，刷卡器接口，调试接口，复位按键，蜂鸣器以及显示屏与CPU连接，不仅丰富了控制板的功能，控制板在实际使用时可按需扩展，控制板通过通信模块可分别连接至EMS和PCS，并通过控制板运行的EMS控制程序以及PCS控制程序分别控制EMS和PCS的工作，无需像传统上分别部署EMS控制板和PCS监控器，进而极大的提升了控制板的功能性以及扩展性，极大的简化了储能系统的拓扑，并且减少了空间的占用、降低了成本。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种用于EMS的多功能控制板的电路原理框图。
图2是本发明电源模块的电路原理框图。
图3是本发明CPU的电路图。
图4是本发明系统时钟电路的电路图。
图5是本发明实时时钟电路的电路图。
图6是本发明eMMC电路的电路图。
图7是本发明DDR电路的电路图。
图8是本发明SD卡接口电路的电路图。
图9是本发明SPI-FLASH电路的电路图。
图10是本发明干接点输入电路的电路图。
图11是本发明干接点输出电路的电路图。
图12是本发明RS232接口电路的电路图。
图13是本发明RS485隔离电路的电路图。
图14是本发明CAN隔离电路的电路图。
图15是本发明以太网电路的电路图。
图16是本发明4G通信电路的电路图。
图17是本发明WIFI蓝牙通信电路的电路图。
图18是本发明超级电容掉电存储电路的电路图。
图19是本发明电源时序控制及复位电路的电路图。
图20是本发明3.3V输出电路的电路图。
图21是本发明3.7V输出电路的电路图。
图22是本发明5V输出电路的电路图。
图23是本发明5V转1.8V电路的电路图。
图24是本发明5V转1.5V电路的电路图。
图25是本发明5V转1.0V电路的电路图。
图26是本发明一种用于EMS的多功能控制板的控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种用于EMS的多功能控制板及控制方法，解决了现有技术中控制板的接口种类少，导致可接入设备的种类和数量少，扩展性能差，储能系统除了部署EMS和PCS，还需部署EMS控制板和PCS监控器，导致拓扑复杂的技术问题，实现了极大的提升了控制板的功能性以及扩展性，简化了储能系统的拓扑的技术效果。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：设置时钟模块、存储模块、输入输出模块、通信模块、电源模块、ESAM安全模块、指示灯、刷卡器接口、调试接口、复位按键、蜂鸣器以及显示屏与CPU连接，以提升控制板的功能性以及扩展性，通过控制板运行的两套程序(EMS控制程序、PCS控制程序)分别控制EMS和PCS的工作，以简化储能系统的拓扑。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
请参照图1至图26所示，本发明一种用于EMS的多功能控制板的较佳实施例，包括一CPU、一时钟模块、一存储模块、一输入输出模块、一通信模块、一电源模块、一ESAM安全模块、一指示灯、一刷卡器接口、一调试接口、一复位按键、一蜂鸣器以及一显示屏；
所述CPU用于控制控制板的工作，可运行Linux系统，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的CPU即可，并不限于何种型号，例如ST公司的STM32F103系列的CPU或者ZYNQ7010，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；所述存储模块用于为EMS提供存储扩展；所述输入输出模块用于控制板的IO信号传输；所述通信模块用于EMS与外界通信；所述电源模块用于为控制板供电，可提供5V、3.7V、3.3V、1.8V、1.5V、1V等多路电源；所述ESAM安全模块为嵌入式安全控制模块,由所述CPU的SPI接口进行控制，用于对通信数据进行加密；所述指示灯用于指示控制板的运行状态；所述刷卡器接口用于连接刷卡器，为EMS提供刷卡的接口；所述显示屏为触摸显示屏，用于为EMS显示相关图形；
所述CPU分别与时钟模块、存储模块、输入输出模块、通信模块、电源模块、ESAM安全模块、指示灯、刷卡器接口、调试接口、复位按键、蜂鸣器以及显示屏连接。
所述控制板还包括由继电器和接线端子组成的DO模块，所述DO模块与CPU连接，用于触发相关外部动作；还包括调试DEBUG接口与所述CPU连接，用于系统调试。
为了实现所述控制板的稳定性，所有对外连线的接口都是隔离接口，防止外部总线异常导致所述控制板异常。
所述时钟模块包括一系统时钟电路以及一实时时钟电路；
所述系统时钟电路包括一时钟芯片U11、一电阻R58以及一电容C44；所述时钟芯片U11的引脚1、4均与电容C44连接，引脚2接地；所述电阻R58的一端与时钟芯片U11的引脚3连接，另一端与CPU连接；
所述实时时钟电路包括一时钟芯片U10、一电阻R62、一电阻R63、一二极管D8、一二极管D9以及一电池J2；所述二极管D8的输入端与电阻R62以及电阻R63连接，输出端与二极管D9的输出端以及时钟芯片U10的引脚VDD连接；所述电池J2的正极与二极管D9的输入端连接，负极接地；所述时钟芯片U10的引脚SCL与电阻R32以及CPU连接，引脚SDA与电阻R62以及CPU连接，引脚NT与CPU连接。
所述存储模块包括一eMMC电路、一DDR电路、一SD卡接口电路以及一SPI-FLASH电路；
所述eMMC电路、DDR电路、SD卡接口电路以及SPI-FLASH电路均与CPU连接。
所述输入输出模块包括一干接点输入电路以及一干接点输出电路；
所述干接点输入电路以及干接点输出电路均与CPU连接。
所述干接点输入电路包括一光耦U12、一电阻R57、一电阻R59、一电阻R60、一电容C45、一发光二极管D6以及一二极管D7；所述光耦U12的型号优选为TLP-290-1GB；
所述光耦U12的引脚1与电阻R59以及电容C45连接，引脚2与电容C45以及二极管D7的输入端连接，引脚3接地，引脚4与电阻R60、发光二极管D6的输出端以及CPU连接；所述电阻R57的一端与发光二极管D6的输入端连接，另一端与电阻R60连接。
所述干接点输出电路包括一继电器K1、一电阻R61、一电阻R64、一电阻R65、一三极管Q1、一二极管D10以及一发光二极管D11；
所述电阻R64的一端与CPU连接，另一端与电阻R65以及三极管Q1的b极连接；所述三极管Q1的e极与电阻R65连接并接地，c极与继电器K1的引脚8、二极管D10的输入端、发光二极管D11的输出端连接；所述继电器K1的引脚1与电阻R61以及二极管D10的输出端连接；所述发光二极管D11的输入端与电阻R61连接。
所述通信模块包括一RS232接口电路、一RS485隔离电路、一CAN隔离电路、一以太网电路、一4G通信电路以及一WIFI蓝牙通信电路；所述RS485隔离电路用于EMS连接电池、PCS、消防、MPPT、STS使用，也可扩展接入其它设备；所述以太网电路为带隔离变压器的以太网电路，通过所述以太网电路连接光纤可有效提升抗干扰性能；
所述RS232接口电路、RS485隔离电路、CAN隔离电路、以太网电路、4G通信电路以及WIFI蓝牙通信电路均与CPU连接。
所述电源模块包括一超级电容掉电存储电路、一电源时序控制及复位电路、一3.3V输出电路、一3.7V输出电路、一5V输出电路、一5V转1.8V电路、一5V转1.5V电路以及一5V转1.0V电路；
所述超级电容掉电存储电路的输出端分别与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述5V输出电路的输出端分别与5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输入端连接；所述3.3V输出电路、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输出端均与CPU连接；所述电源时序控制及复位电路分别与CPU、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路连接。
所述超级电容掉电存储电路包括一整流降压芯片U1、一运算放大芯片U2、一接线端子J1、一二极管D1、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电感L1；所述整流降压芯片U1的型号优选为SGM61230XTN6G/TR；所述运算放大芯片U2的型号优选为SGM8292XS8G/TR；所述接线端子J1的型号优选为Q01RM-3.81；
所述整流降压芯片U1的引脚1与电容C5以及电容C6连接并接地，引脚2与电感L1以及电容C7连接，引脚3与电容C5、电容C6、电阻R12以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R2、电阻R3以及电阻R4连接，引脚5与电阻R12、电阻R15以及电容C8连接，引脚6与电容C7连接；
所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚2、3、4接地，引脚5与二极管D3的输入端连接；所述二极管D2的输入端与电容C3、电容C4以及电阻R1连接，输出端与二极管D1的输出端、二极管D3的输出端以及二极管D4的输入端连接；所述电阻R15与电容C8连接并接地；所述电容C1和电容C2并联后，一端与电感L1以及电阻R1连接，另一端接地；所述二极管D5的输出端与电阻R2连接，输入端与电阻R5以及运算放大芯片U2的引脚1连接；
所述运算放大芯片U2的引脚2与电阻R5以及电阻R8连接，引脚3与电阻R11以及电阻R13连接，引脚4接地，引脚5与电阻R9以及电阻R14连接，引脚6与电阻R6以及电阻R7连接，引脚7与电阻R6连接；
所述电阻R10与电阻R11连接；所述电阻R7与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述电阻R13、电阻R14、电容C3以及电容C4均接地。
所述电源时序控制及复位电路包括一稳压管U7、一电阻R28、一电阻R30、一电阻R32、一电阻R34、一电阻R35、一电阻R38、一电阻R39、一电阻R40、一电阻R41、一电阻R45、一电阻R46、一电阻R48、一电阻R49、一电阻R50、一电阻R51、一电阻R52、一电阻R53、一电容C27、一电容C33、一运放U8A、一运放U8B、一运放U8C、一运放U8D以及一按键SW1；所述稳压管U7的型号优选为CJ431；所述运放U8A、运放U8B、运放U8C以及运放U8D的型号优选为LM239AD；
所述稳压管U7的引脚1、2均与电阻R28、电容C33、电阻R32、电阻R40、电阻R48以及电阻R53连接，引脚3与电容C33连接并接地；
所述运放U8A的引脚1与电阻R29以及5V转1.0V电路连接，引脚3与电容C27以及电阻R29连接，引脚6与电阻R32以及电阻R34连接，引脚7与电阻R30连接；所述电阻R35的一端与电阻R34连接，另一端接地；
所述运放U8B的引脚2与电阻R38以及5V转1.8V电路连接，引脚4与电阻R40以及电阻R41连接，引脚5与电阻R39连接；
所述运放U8C的引脚8与电阻R48以及电阻R49连接，引脚9与电阻R46连接，引脚14与电阻R45以及5V转1.5V电路连接；
所述运放U8D的引脚10与电阻R53连接，引脚11与电阻R50以及电阻R52连接，引脚13与电阻R51、按键SW1以及CPU连接。
本发明一种用于EMS的多功能控制板的控制方法的较佳实施例，包括如下步骤：
步骤S10、控制板的CPU运行EMS控制程序以及PCS控制程序，将控制板通过通信模块分别连接至EMS和PCS；PCS控制程序通过IPC与EMS通信；EMS控制程序也内置IPC用于通信；EMS控制程序用于EMS的监控、预测、平衡、优化等功能；
步骤S20、CPU通过通信模块或者显示屏获取输入的配置文件，将所述配置文件存储至存储模块中；
步骤S30、EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，基于所述配置文件分别控制EMS和PCS的工作；
步骤S40、EMS控制程序以及PCS控制程序运行过程中，基于界面切换指令切换显示于顶层的显示界面。
所述步骤S20中，所述配置文件至少携带EMS启闭标识、接口参数以及运行参数；所述EMS启闭标识为启动或者关闭；
所述步骤S30具体为：
EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，若EMS启闭标识为关闭，则进入PCS单独工作模式，PCS控制程序基于所述配置文件控制PCS的工作；若EMS启闭标识为启动，则进入EMS和PCS同步工作模式，EMS控制程序和PCS控制程序基于所述配置文件控制EMS和PCS的工作；
PCS单独工作模式即关闭EMS，PCS使用外部EMS功能，配置对外部EMS接口的具体参数，在控制板启动后，EMS控制程序检测配置文件，判定是否要启用自己，若不启用，则退出自己；PCS控制程序基于配置文件进行相关初始化，正常与外部EMS进行通信，只显示PCS控制程序的显示界面。
EMS和PCS同步工作模式即启动EMS，PCS使用内部EMS功能，配置对内部EMS的IPC接口的具体参数，配置EMS工作的具体参数；在控制板启动后，EMS控制程序检测配置文件，判定是否要启用自己，若启用，则正常启动，根据具体参数进行初始化，初始化后与内部PCS、外部设备正常通信工作；PCS控制程序检测到具体参数，也进行相关初始化，PCS控制模块使用内部IPC与EMS进行通信。
所述步骤S40中，所述显示界面为EMS控制程序或者PCS控制程序的显示界面。
综上所述，本发明的优点在于：
通过设置包括系统时钟电路和实时时钟电路的时钟模块，包括eMMC电路、DDR电路、SD卡接口电路和SPI-FLASH电路的存储模块，包括干接点输入电路和干接点输出电路的输入输出模块，包括RS232接口电路、RS485隔离电路、CAN隔离电路、以太网电路、4G通信电路和WIFI蓝牙通信电路的通信模块，包括超级电容掉电存储电路、电源时序控制及复位电路、3.3V输出电路、3.7V输出电路、5V输出电路、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路和5V转1.0V电路的电源模块，ESAM安全模块，指示灯，刷卡器接口，调试接口，复位按键，蜂鸣器以及显示屏与CPU连接，不仅丰富了控制板的功能，控制板在实际使用时可按需扩展，控制板通过通信模块可分别连接至EMS和PCS，并通过控制板运行的EMS控制程序以及PCS控制程序分别控制EMS和PCS的工作，无需像传统上分别部署EMS控制板和PCS监控器，进而极大的提升了控制板的功能性以及扩展性，极大的简化了储能系统的拓扑，并且减少了空间的占用、降低了成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：包括一CPU、一时钟模块、一存储模块、一输入输出模块、一通信模块、一电源模块、一ESAM安全模块、一指示灯、一刷卡器接口、一调试接口、一复位按键、一蜂鸣器以及一显示屏；
所述CPU分别与时钟模块、存储模块、输入输出模块、通信模块、电源模块、ESAM安全模块、指示灯、刷卡器接口、调试接口、复位按键、蜂鸣器以及显示屏连接。
2.如权利要求1所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述所述时钟模块包括一系统时钟电路以及一实时时钟电路；
所述系统时钟电路包括一时钟芯片U11、一电阻R58以及一电容C44；所述时钟芯片U11的引脚1、4均与电容C44连接，引脚2接地；所述电阻R58的一端与时钟芯片U11的引脚3连接，另一端与CPU连接；
所述实时时钟电路包括一时钟芯片U10、一电阻R62、一电阻R63、一二极管D8、一二极管D9以及一电池J2；所述二极管D8的输入端与电阻R62以及电阻R63连接，输出端与二极管D9的输出端以及时钟芯片U10的引脚VDD连接；所述电池J2的正极与二极管D9的输入端连接，负极接地；所述时钟芯片U10的引脚SCL与电阻R32以及CPU连接，引脚SDA与电阻R62以及CPU连接，引脚NT与CPU连接。
3.如权利要求1所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述存储模块包括一eMMC电路、一DDR电路、一SD卡接口电路以及一SPI-FLASH电路；
所述eMMC电路、DDR电路、SD卡接口电路以及SPI-FLASH电路均与CPU连接。
4.如权利要求1所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述输入输出模块包括一干接点输入电路以及一干接点输出电路；
所述干接点输入电路以及干接点输出电路均与CPU连接；
所述干接点输入电路包括一光耦U12、一电阻R57、一电阻R59、一电阻R60、一电容C45、一发光二极管D6以及一二极管D7；
所述光耦U12的引脚1与电阻R59以及电容C45连接，引脚2与电容C45以及二极管D7的输入端连接，引脚3接地，引脚4与电阻R60、发光二极管D6的输出端以及CPU连接；所述电阻R57的一端与发光二极管D6的输入端连接，另一端与电阻R60连接；
所述干接点输出电路包括一继电器K1、一电阻R61、一电阻R64、一电阻R65、一三极管Q1、一二极管D10以及一发光二极管D11；
所述电阻R64的一端与CPU连接，另一端与电阻R65以及三极管Q1的b极连接；所述三极管Q1的e极与电阻R65连接并接地，c极与继电器K1的引脚8、二极管D10的输入端、发光二极管D11的输出端连接；所述继电器K1的引脚1与电阻R61以及二极管D10的输出端连接；所述发光二极管D11的输入端与电阻R61连接。
5.如权利要求1所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述通信模块包括一RS232接口电路、一RS485隔离电路、一CAN隔离电路、一以太网电路、一4G通信电路以及一WIFI蓝牙通信电路；
所述RS232接口电路、RS485隔离电路、CAN隔离电路、以太网电路、4G通信电路以及WIFI蓝牙通信电路均与CPU连接。
6.如权利要求1所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述电源模块包括一超级电容掉电存储电路、一电源时序控制及复位电路、一3.3V输出电路、一3.7V输出电路、一5V输出电路、一5V转1.8V电路、一5V转1.5V电路以及一5V转1.0V电路；
所述超级电容掉电存储电路的输出端分别与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述5V输出电路的输出端分别与5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输入端连接；所述3.3V输出电路、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路的输出端均与CPU连接；所述电源时序控制及复位电路分别与CPU、5V转1.8V电路、5V转1.5V电路以及5V转1.0V电路连接。
7.如权利要求6所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述超级电容掉电存储电路包括一整流降压芯片U1、一运算放大芯片U2、一接线端子J1、一二极管D1、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电感L1；
所述整流降压芯片U1的引脚1与电容C5以及电容C6连接并接地，引脚2与电感L1以及电容C7连接，引脚3与电容C5、电容C6、电阻R12以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R2、电阻R3以及电阻R4连接，引脚5与电阻R12、电阻R15以及电容C8连接，引脚6与电容C7连接；
所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚2、3、4接地，引脚5与二极管D3的输入端连接；所述二极管D2的输入端与电容C3、电容C4以及电阻R1连接，输出端与二极管D1的输出端、二极管D3的输出端以及二极管D4的输入端连接；所述电阻R15与电容C8连接并接地；所述电容C1和电容C2并联后，一端与电感L1以及电阻R1连接，另一端接地；所述二极管D5的输出端与电阻R2连接，输入端与电阻R5以及运算放大芯片U2的引脚1连接；
所述运算放大芯片U2的引脚2与电阻R5以及电阻R8连接，引脚3与电阻R11以及电阻R13连接，引脚4接地，引脚5与电阻R9以及电阻R14连接，引脚6与电阻R6以及电阻R7连接，引脚7与电阻R6连接；
所述电阻R10与电阻R11连接；所述电阻R7与3.3V输出电路、3.7V输出电路以及5V输出电路的输入端连接；所述电阻R13、电阻R14、电容C3以及电容C4均接地。
8.如权利要求6所述的一种用于EMS的多功能控制板，其特征在于：所述电源时序控制及复位电路包括一稳压管U7、一电阻R28、一电阻R30、一电阻R32、一电阻R34、一电阻R35、一电阻R38、一电阻R39、一电阻R40、一电阻R41、一电阻R45、一电阻R46、一电阻R48、一电阻R49、一电阻R50、一电阻R51、一电阻R52、一电阻R53、一电容C27、一电容C33、一运放U8A、一运放U8B、一运放U8C、一运放U8D以及一按键SW1；
所述稳压管U7的引脚1、2均与电阻R28、电容C33、电阻R32、电阻R40、电阻R48以及电阻R53连接，引脚3与电容C33连接并接地；
所述运放U8A的引脚1与电阻R29以及5V转1.0V电路连接，引脚3与电容C27以及电阻R29连接，引脚6与电阻R32以及电阻R34连接，引脚7与电阻R30连接；所述电阻R35的一端与电阻R34连接，另一端接地；
所述运放U8B的引脚2与电阻R38以及5V转1.8V电路连接，引脚4与电阻R40以及电阻R41连接，引脚5与电阻R39连接；
所述运放U8C的引脚8与电阻R48以及电阻R49连接，引脚9与电阻R46连接，引脚14与电阻R45以及5V转1.5V电路连接；
所述运放U8D的引脚10与电阻R53连接，引脚11与电阻R50以及电阻R52连接，引脚13与电阻R51、按键SW1以及CPU连接。
9.一种用于EMS的多功能控制板的控制方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至8任一项所述的控制板，包括如下步骤：
步骤S10、控制板的CPU运行EMS控制程序以及PCS控制程序，将控制板通过通信模块分别连接至EMS和PCS；
步骤S20、CPU通过通信模块或者显示屏获取输入的配置文件，将所述配置文件存储至存储模块中；
步骤S30、EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，基于所述配置文件分别控制EMS和PCS的工作；
步骤S40、EMS控制程序以及PCS控制程序运行过程中，基于界面切换指令切换显示于顶层的显示界面。
10.如权利要求9所述的一种用于EMS的多功能控制板的控制方法，其特征在于：所述步骤S20中，所述配置文件至少携带EMS启闭标识、接口参数以及运行参数；所述EMS启闭标识为启动或者关闭；
所述步骤S30具体为：
EMS控制程序以及PCS控制程序解析存储模块存储的所述配置文件，若EMS启闭标识为关闭，则进入PCS单独工作模式，PCS控制程序基于所述配置文件控制PCS的工作；若EMS启闭标识为启动，则进入EMS和PCS同步工作模式，EMS控制程序和PCS控制程序基于所述配置文件控制EMS和PCS的工作；
所述步骤S40中，所述显示界面为EMS控制程序或者PCS控制程序的显示界面。
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| CN202310151904.3A CN116300591A (zh) | 2023-02-22 | 2023-02-22 | 一种用于ems的多功能控制板及控制方法 |
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| CN202310151904.3A CN116300591A (zh) | 2023-02-22 | 2023-02-22 | 一种用于ems的多功能控制板及控制方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117200980A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-08 | 苏州符兹达电子科技有限公司 | 一种电数字数据传输芯片电路 |
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2023
- 2023-02-22 CN CN202310151904.3A patent/CN116300591A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117200980B (zh) * | 2023-09-08 | 2024-04-05 | 广州天力能科技有限公司 | 一种电数字数据传输芯片电路 |
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