一种长期值守电能源系统及管控方法技术方案

本发明专利技术提供一种长期值守电能源系统及管控方法，包括热电池、低功耗管控模块和负载，所述的热电池与所述的低功耗管控模块和负载连接，在所述的低功耗管控模块接收到执行任务信号时，为所述的低功耗管控模块和负载供电，所述的低功耗管控模块与所述的热电池和负载连接，在值守过程中接收唤醒信号，按照接收到的流程对长期值守电能源系统进行自检和其他操作，并在接收到执行任务信号时激活所述的热电池；所述的负载为执行相关任务的载荷。本发明专利技术延长长期值守装置的值守时间，可达数年之久，实现了安全可靠的长时间值守和任务完成。实现了安全可靠的长时间值守和任务完成。实现了安全可靠的长时间值守和任务完成。

【技术实现步骤摘要】
一种长期值守电能源系统及管控方法


[0001]本专利技术属于电能源管控领域，具体涉及一种长期值守电能源系统及管控方法。

技术介绍

[0002]现阶段低功耗值守技术方面主要分为2种，一种是仅安装电池，通过低功耗管理技术实现一定时间内的值守，比如常见的手机、移动电台，最多可实现6个月左右的低功耗值守，用完电后通过更换电池或者再次充电进行再次使用。另外一种长期值守设备时使用可充电电池加持续能量补寄的方式，比如卫星电源，通过安装的太阳能电池进行周期性的充电使得卫星可长达几十年的持续运行。
[0003]在长期能源存储方面，一方面是电池技术另外一方面是其他能源转换为电能技术。电池技术方面常见的三元锂电池、磷酸铁锂、铅酸电池等电池自放电率大，通常1年就没有电了。而碱性电池自放电率稍微小一点，但能量密度太低，导致体积大。另外固态电池由于技术还没有成熟，无法投入应用。热电池虽然可以存放很多年，但载贮存时没有电能放出，使用时需要外部电能激活，无法实现周期性的工作、休眠。另外其他能源转换为电能的技术，比如氢燃料技术、体积大、装备复杂，成本高，可靠性低，而利用同位素衰竭发热发电的核技术更存在安全、成本高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种长期值守电能源系统及管控方法。本专利技术方案能够解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术的技术解决方案：
[0006]根据第一方面，提供一种长期值守电能源系统，包括热电池、低功耗管控模块和负载，所述的热电池与所述的低功耗管控模块和负载连接，在所述的低功耗管控模块接收到执行任务信号时，为所述的低功耗管控模块和负载供电，所述的低功耗管控模块与所述的热电池和负载连接，在值守过程中接收唤醒信号，按照接收到的流程对长期值守电能源系统进行自检和其他操作，并在接收到执行任务信号时激活所述的热电池；所述的负载为执行相关任务的载荷。
[0007]进一步的，所述的低功耗管控模块包括独立电池、DCDC模块、主芯片、定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元，所述的独立电池与所述的定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元连接，所述的定时器分别与所述的主芯片、DCDC模块连接，按照预先设定的中断间隔给所述的主芯片和DCDC模块发送高电平唤醒信号；所述的DCDC模块为带使能信号控制的电源模块，所述的DCDC模块一端与所述的唤醒单元、定时器、自维持唤醒单元连接，另一端与所述的主芯片连接，所述的唤醒单元和自维持唤醒单元获得外部给与的唤醒信号后，产生高电平信号传送给所述的DCDC模块，所述的DCDC模块产生使能信号，唤醒所述的DCDC模块为所述的主芯片供电；所述的主芯片一端与所述的DCDC模块相连，另一端与所述的定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元相连，所述的主芯片在接收到所述DCDC模块的供电后，接收所述定时器
和唤醒单元的高电平唤醒信号，并产生IO高电平信号，传送给自维持唤醒单元和外部继电器模块，从而实现对外部设备的控制；所述的自维持唤醒单元在接收到所述主芯片的IO高电平信号的输出后，输出高电平唤醒信号，输入到所述DCDC模块和所述的主芯片中。
[0008]进一步的，所述的唤醒单元包括IO唤醒模块、无线唤醒模块和CAN唤醒模块。
[0009]进一步的，所述的无线唤醒模块包括电源转换组件、唤醒组件和状态机，所述的电源转换组件将独立电池的电压转换为所述唤醒组件和状态机所需的电压，给其供电，所述的唤醒组件有两个状态：接收和休眠，所述的状态机对所述的唤醒组件的状态进行控制。
[0010]优选的，所述的无线唤醒模块还包括无线通信组件，所述的无线通信组件完成所述主芯片与其他设备之间的无线通信。
[0011]进一步的，所述的CAN唤醒模块包括电源转换部分、唤醒部分和通信部分，所述的唤醒部分由独立电源供电，在接收到CAN唤醒信号时向所述的主芯片发送高电平，所述的电源转换部分将所述DCDC模块的电压转换为所述通信部分使用的电压，所述通信部分完成所述主芯片与其他设备之间的CAN通信。
[0012]进一步的，所述的定时器包括定时模块和超级电容/可充电电池模块，所述的超级电容/可充电电池模块在外部供电的情况下充电，在没有外部供电的情况下为所述的定时模块供电；所述的定时模块根据所述主芯片的设定，在外部供电断开后，周期性的提供高电平信号给所述的主芯片和所述的DCDC模块。
[0013]进一步的，所述的定时器、无线唤醒模块、CAN唤醒模块和自维持唤醒模块在唤醒后，执行完毕任务后，通过所述主芯片配置所述定时器、无线唤醒模块、CAN唤醒模块和自维持唤醒模块再次进入断电休眠。
[0014]进一步的，所述的唤醒单元与所述主芯片的连接之间、所述的自维持唤醒单元与所述主芯片的连接之间以及所述的定时器与所述主芯片的连接之间分别串联10k电阻。
[0015]进一步的，所述的唤醒单元和自维持唤醒单元与所述的DCDC模块连接之间串联磁保持继电器。
[0016]进一步的，所述的自维持唤醒单元在所述主芯片供电的情况下，由所述的主芯片控制输出高电平，此高电平输入所述的主芯片和所述的DCDC模块，当主芯片断电或主芯片输出为低电平时，所述的自维持唤醒单元输出低电平信号关闭所述的DCDC模块。
[0017]优选的，所述的主芯片、定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元在没有输出高电平信号时，输出低电平信号。
[0018]进一步的，所述的长期值守电能源系统还包括激活装置，所述的激活装置与所述的低功耗管控模块连接，当所述的低功耗管控模块接收到唤醒信号时，所述的主芯片控制所述的激活装置产生100ms的脉冲，发送给所述的独立电池。
[0019]优选的，所述的独立电池为锂氟化碳电池。
[0020]优选的，所述的独立电池为并联的两个同规格锂氟化碳电池。
[0021]优选的，所述的热电池和所述的独立电池的正极连接二极管的负极。
[0022]根据第二方面，提供上述一种长期值守电能源管控方法，包括以下步骤：
[0023]配置长期值守电能源系统处于低功耗模式；
[0024]判断是否收到唤醒信号，若收到唤醒信号，判断唤醒后预定的任务是否为平台的最终任务，若是，则唤醒热电池给长期值守电源系统供电，并控制负载按照最终任务执行，
若不是，则按照长时间值守方法工作。
[0025]进一步的，所述的长时间值守方法，包括以下步骤：
[0026]步骤一，有唤醒信号时，主芯片工作，检测唤醒信号的来源，若为定时器唤醒，则转到步骤二，若不是定时器唤醒，则转到步骤五；
[0027]步骤二，自维持唤醒单元工作并记录时间是否为定时器的周期性唤醒时间，若是，则转到步骤三，如不是则转到步骤四；
[0028]步骤三，根据预先装订的自检程序对系统进行自检，直到自检结束；
[0029]步骤四，主芯片断电，自维持唤醒单元将整个值守装置断电，重新休眠，此次唤醒程序完成；
[0030]步骤五，判断唤醒信号是否与预定的唤醒信号一致，若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长期值守电能源系统，其特征在于，包括热电池、低功耗管控模块和负载，所述的热电池与所述的低功耗管控模块和负载连接，在所述的低功耗管控模块接收到执行任务信号时，为所述的低功耗管控模块和负载供电，所述的低功耗管控模块与所述的热电池和负载连接，在值守过程中接收唤醒信号，按照接收到的流程对长期值守电能源系统进行自检和其他操作，并在接收到执行任务信号时激活所述的热电池；所述的负载为执行相关任务的载荷。2.根据权利要求1所述的一种长期值守电能源系统，其特征在于，所述的低功耗管控模块包括独立电池、DCDC模块、主芯片、定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元，所述的独立电池与所述的定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元连接，所述的定时器分别与所述的主芯片、DCDC模块连接，按照预先设定的中断间隔给所述的主芯片和DCDC模块发送高电平唤醒信号；所述的DCDC模块为带使能信号控制的电源模块，所述的DCDC模块一端与所述的唤醒单元、定时器、自维持唤醒单元连接，另一端与所述的主芯片连接，所述的唤醒单元和自维持唤醒单元获得外部给与的唤醒信号后，产生高电平信号传送给所述的DCDC模块，所述的DCDC模块产生使能信号，唤醒所述的DCDC模块为所述的主芯片供电；所述的主芯片一端与所述的DCDC模块相连，另一端与所述的定时器、唤醒单元和自维持唤醒单元相连，所述的主芯片在接收到所述DCDC模块的供电后，接收所述定时器和唤醒单元的高电平唤醒信号，并产生IO高电平信号，传送给自维持唤醒单元和外部继电器模块，从而实现对外部设备的控制；所述的自维持唤醒单元在接收到所述主芯片的IO高电平信号的输出后，输出高电平唤醒信号，输入到所述DCDC模块和所述的主芯片中。3.根据权利要求2所述的一种长期值守电能源系统，其特征在于，所述的唤醒单元包括IO唤醒模块、无线唤醒模块和CAN唤醒模块。4.根据权利要求3所述的一种长期值守电能源系统，其特征在于，所述的无线唤醒模块包括电源转换组件、唤醒组件和状态机，所述的电源转换组件将独立电池的电压转换为所述唤醒组件和状态机所需的电压，给其供电，所述的唤醒组件有两个状态：接收和休眠，所述的状态机对所述的唤醒组件的状态进行控制。5.根据权利要求3所述的一种长期值守电能源系统，其特征在于，所述的CAN唤醒模块包括电源转换部分、唤醒部分和通信部分，所述的唤醒部分由独立电源供电，在接收到CAN唤醒信号时向所述的主芯片发送高电平，所述的电源转换部分将所述DCDC模块的电压转换为所述通信部分使用的电压，所述通信部分完成所述主芯片与其他设备之间的CAN通信。6.根据权利要求3所述的一种长期值守电能源系统，其特征在于，所述的定时器包括定时模块和超级电容/可充电电池模块，所述的超级电容/可充电电池模块在外部供电的情况下充电，在没有外部供电的情况下为所述的定时模块供电；所述的定时模块根据所述主芯片的设定，在外部供电断开后，周期性的提供高电平信号给所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯利平，孙自光，吕世家，甘源，王月明，高松，董建树，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：