电池单元低电压应急供电电路和应急供电方法技术

一种电池单元低电压应急供电电路，包括负载、电池单元、辅助储能装置、变换器、主开关、辅开关及控制电路，其特征在于，控制电路第一输入端连接主开关的输入，采样电池单元的输出电压，第二输入端连接辅开关的输入，采样辅助储能装置的输出电压；控制电路第一输出端连接主开关，控制主开关的接通和断开；控制电路第二输出端连接辅开关，控制辅开关的接通和断开；电池单元既通过主开关给负载供电，也通过变换器给辅助储能装置充电；辅助储能装置通过辅开关给负载供电。本发明专利技术提供的电池单元低电压应急供电电路和应急供电方法，当负载电路因为电池单元电压过低已经断电，本发明专利技术的电路和方法能利用电池单元剩下的微弱电量，为设备应急供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池单元供电的手持设备、便携式仪器仪表、手机、平板电脑、笔记本电脑等电子设备供电的
和汽车、电动汽车、电动自行车等使用蓄电池供电的移动式机电设备，尤其涉及这些设备因电池电压过低导致负载断电后的应急供电方法和应急供电电路。
技术介绍
在电池单元供电的电子设备中，电池单元可以单体使用，也可以多个单体串联使用，电池单元中单体电池串联数量是N倍，电池单元的电压就是单体电压的N倍。电池单体可以是可充电的蓄电池，也可以是不能充电的一次性电池。电池单体是可充电的蓄电池时，电池单体有最高电压即第三电压U3，可充电电池单元充电时，当电压达到第三电压U3时，表明电池充满，充电结束。电池单元有最低工作电压第二电压U2，当电池单元低于第二电压U2时，负载将会断电；同时电池电压低于第二电压U2时，设备也不能启动。也就是电池单元正常供电时，其电池单元电压在第三电压U3到第二电压U2之间。采用蓄电池的电池单元还存在另一个最低电压第一电压U1，第一电压U1小于第二电压U2，第一电压U1是蓄电池单体不损坏的低压极限值。电池单元电压低于U1，会造成电池单元不能再工作；所以要避免电池电压低于第一电压U1。以手机上使用锂电池为例，该电池单元采用三个锂电池单体串联。锂电池单体电压充到4.2V时，充电结束；当锂电池电压低于3V，手机电池管理电路将负载断电，在这一电压下手机也不能再启动；当手机锂电池电压低于2.25V时，锂电池内部活性物质会降解衰减产生副产物，造成电池容量不可逆的衰减。对于电池单元来说，第三电压U3=3X4.2V=12.6V，第二电压U2=3X3V=9V，第一电压U1=3X2.25V=6.75V。表1是几种蓄电池单体的第三电压U3、第二电压U2、第一电压U1值。电池单元有N个蓄电池单体串联，蓄电池单体的这些电压值乘以串联数目N就可以得到电池单元的第三电压U3、第二电压U2、第一电压U1值。表1几种常用电池单体的第三电压U3、第二电压U2和第一电压U1电池单体是不可充电的一次性电池时，电池单元有最高电压即第三电压U3，是电池出厂的额定电压；电池单元有最低工作电压，即第二电压U2，当蓄电池单体电压低于第二电压U2时，负载将会断电，电池电压低于第二电压U2时，设备也不能启动。也就是电池单元正常供电时，其电池单元电压在第三电压U3到第二电压U2之间。采用一次性电池的电池单元还存在另一个最低电压第一电压U1，第一电压U1小于第二电压U2。电池单元电压低于U1，会造成电池单元不能再工作。现有技术的应用中，当电池单元电压低于第二电压U2时，就会断电。但就电池单元本身而言电压低于第二电压U2高于第一电压U1时可以继续放电，直到电池单元电压为第一电压U1。电池单元电压在低于第二电压U2高于第一电压U1时，放电电流比较小，可能不能提供负载所需要的能量，设备就不能正常工作。因此电池单元电压在低于第二电压U2高于第一电压U1时，电池单元能继续放电，但是此时直接连接负载由于放电电流小，电子设备将不能工作。无论电池单体采用蓄电池或是可充电蓄电池，当电池单元电压高于第二电压U2低于第三电压U3时，属于正常供电方式；当电池单元电压高于第一电压U1低于第二电压U2时，属于应急供电方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决现有技术中，当电池单元电压低于第一电压U1时，电池单元电电流很小，电池单元内阻大，电池单元直接供电将不能提供设备所需要的电能，所以此时设备停止工作，本专利技术要解决的技术问题是：在电池单元的这种情况下，使电池单元也能提供设备所需要的电能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，包括负载、电池单元、辅助储能装置、变换器、主开关、辅开关及控制电路，电池单元，是蓄电池单体或由蓄电池单体串联而成的蓄电池组；辅助储能装置，是蓄电池单体或由蓄电池单体串联、并联而成，或者是超级电容或由超级电容串联、并联而成；变换器，是输入电流稳流型变换器，变换器输出电压相对于其输入电压，既能升压也能降压，控制电路控制变换器的启动和停止；主开关、辅开关，是继电器或MOS电子开关，主开关、辅开关均由控制电路控制通断；控制电路第一输入端连接主开关的输入，采样电池单元的输出电压，第二输入端连接辅开关的输入，采样辅助储能装置的输出电压；控制电路第一输出端连接主开关，控制主开关的接通和断开；控制电路第二输出端连接辅开关，控制辅开关的接通和断开；电池单元，既通过主开关给负载供电，也通过变换器给辅助储能装置充电；辅助储能装置通过辅开关给负载供电。如上所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，变换器采用boost变换器和buck变换器级联，或者采用单端反激变换器，或者采用变压器隔离的电流型桥式变换器。如上所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，主开关和辅开关可以同时断开或者有一个接通，但是主开关和辅开关不会同时接通。如上所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，辅助储能装置所使用的蓄电池电池容量是电池单元容量的容量二十分之一到四分之一。如上所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，辅助储能装置可以是和电池单元一起在设备内部，也就是内置；也可以在设备外部，由接口接入，也就是外置。本专利技术还提供一种电池单元低电压应急供电方法，采用如上所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，该方法的特征是，电池单元外再增加一个辅助储能装置，当电池单元的电压在第一电压U1至第二电压U2之间时，电池单元已经不能向负载供电，此时断开负载；然后电池单元以小电流放电，通过电压变换器给辅助储能装置充电，直到电池单元电压低到第一电压U1或者辅助储能装置电压达到第三电压U3时停止充电；接着，辅助储能装置响应应急供电指令给负载供电，直到辅助储能装置的电压小于第二电压U2。如上所述的电池单元低电压应急供电方法，其特征在于，控制电路的控制步骤如下：S001：延时1mS—1000mS，随后进入S002；S002：采样主开关的输入电压然后进入S003，当连接电池单元时，主开关的输入电压就是电池单元的电压；S003：判断主开关的输入电压是否大于等于第二电压U2，若是进入S004，若否进入S005；S004：接通主开关，随后进入S006；S005：断开主开关，随后进入S007；S006：采样辅开关的输入电压，然后进入S008；S007：判断主开关的输入电压是否大于等于第一电压U1，若是进入S009，若否进入S010；S008：判断辅开关的输入电压是否大于等于第三电压U3，若是进入S014，若否进入S012；S009：启动变换器，随后进入S011；S010：停止变换器，随后进入S011；S011：采样辅开关的输入电压，随后进入S014；S012：启动变换器，随后进入S001；S013：断开变换器，随后进入S001；S014：判本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，包括负载（1）、电池单元（2）、辅助储能装置（3）、变换器（4）、主开关（5）、辅开关（6）及控制电路（7），电池单元（2），是蓄电池单体或由蓄电池单体串联而成的蓄电池组；辅助储能装置（3），是蓄电池单体或由蓄电池单体串联、并联而成，或者是超级电容或由超级电容串联、并联而成；变换器（4），是输入电流稳流型变换器，变换器（4）输出电压相对于其输入电压，既能升压也能降压，控制电路（7）控制变换器（4）的启动和停止；主开关（5）、辅开关（6），是继电器或MOS电子开关，主开关（5）、辅开关（6）均由控制电路（7）控制通断；控制电路（7）第一输入端连接主开关（5）的输入，采样电池单元（2）的输出电压，第二输入端连接辅开关（6）的输入，采样辅助储能装置（3）的输出电压；控制电路（7）第一输出端连接主开关（5），控制主开关（5）的接通和断开；控制电路（7）第二输出端连接辅开关（6），控制辅开关（6）的接通和断开；电池单元（2），既通过主开关（5）给负载（1）供电，也通过变换器（4）给辅助储能装置（3）充电；辅助储能装置（3）通过辅开关（6）给负载（1）供电。...

【技术特征摘要】
1.一种电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，包括负载（1）、电池单元（2）、辅助储能装置（3）、变换器（4）、主开关（5）、辅开关（6）及控制电路（7），
电池单元（2），是蓄电池单体或由蓄电池单体串联而成的蓄电池组；
辅助储能装置（3），是蓄电池单体或由蓄电池单体串联、并联而成，或者是超级电容或由超级电容串联、并联而成；
变换器（4），是输入电流稳流型变换器，变换器（4）输出电压相对于其输入电压，既能升压也能降压，控制电路（7）控制变换器（4）的启动和停止；
主开关（5）、辅开关（6），是继电器或MOS电子开关，主开关（5）、辅开关（6）均由控制电路（7）控制通断；
控制电路（7）第一输入端连接主开关（5）的输入，采样电池单元（2）的输出电压，第二输入端连接辅开关（6）的输入，采样辅助储能装置（3）的输出电压；控制电路（7）第一输出端连接主开关（5），控制主开关（5）的接通和断开；控制电路（7）第二输出端连接辅开关（6），控制辅开关（6）的接通和断开；
电池单元（2），既通过主开关（5）给负载（1）供电，也通过变换器（4）给辅助储能装置（3）充电；辅助储能装置（3）通过辅开关（6）给负载（1）供电。
2.根据权利要求1所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，变换器（4）采用boost变换器和buck变换器级联，或者采用单端反激变换器，或者采用变压器隔离的电流型桥式变换器。
3.根据权利要求1或2所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，主开关（5）和辅开关（6）可以同时断开或者有一个接通，但是主开关（5）和辅开关（6）不会同时接通。
4.根据权利要求1或2所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，辅助储能装置（3）所使用的蓄电池电池容量是电池单元（2）容量的容量二十分之一到四分之一。
5.根据权利要求1或2所述的电池单元低电压应急供电电路，其特征在于，辅助储能装置（3）可以是和电池单元（2）一起在设备内部，也就是内置；也可以在设备外部，由接口接入，也就是外置。
6.一种电池单元低电压应急供电方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的电池单元低电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：危立辉，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42