一种应急电源的电池充放电电路制造技术

本申请提供一种应急电源的电池充放电电路，包括：AC

【技术实现步骤摘要】
一种应急电源的电池充放电电路


[0001]本专利技术涉及电学
，更具体地，涉及一种应急电源的电池充放电电路。

技术介绍

[0002]常见的消防照明设备有A型应急照明集中电源和EPS应急电源两大类，当建筑物发生火灾、事故或者其他紧急情况时，消防照明应急电源可以为消防标志灯、照明灯提供应急供电。A型应急照明集中电源的主要特征是输出电压为直流24V或直流36V。当电网供电正常时，由AC
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DC模块直接将220V市电转化为低压(24V或36V)直流输出给负载，并为电池充电；当出现紧急情况，例如电网供电异常时，控制模块将输出切换到电池，由铅酸蓄电池或者锂电池维持低压直流输出。A型应急照明集中电源的输出电压规定为24V或36V，因此需要搭配24V或36V的电池，但市面的铅酸蓄电池或者锂电池电压规格无24V或36V，通常只有12V，因此实际使用中需要用两块或三块12V电池串联组合使用。
[0003]由于电池本身自放电的特性，在不充电的情况下蓄电池电量会持续下降。即使是同一批次的电池，电量也会存在一定差异，因此无论是应急电源厂家搭售电池还是用户选配电池，都会出现电池电量不同，性能不同的情况。当电池串联使用时，由于两块电池的充放电电流相同，电池电量的差异会保持；性能差异较大的电池，串联使用时电量的差异甚至会扩大。铅酸电池或者锂电池充电一般采用三段式或四段式充电的方法，按照铅酸蓄电池或者锂电池的充电曲线进行充电，即根据电池初始电量的情况，按照恒流充电，恒压充电，浮充充电方式的先后顺序进行充电。当电池串联时，不同电量的电池必须用相同的充电方式充电，使得其中的一块或两块电池偏离充电曲线，影响电池寿命。根据研究，0.3V的充电压差会导致30％的寿命递减，电池的理论寿命是6年以上但实际应用中应急电源的电池寿命只有2年左右。
[0004]市面的充电器或充电芯片都是针对12V的电池设计，缺乏针对20V以上电池设计的充电芯片，主要原因是因为电池串联充电缺乏理论依据，目前没有相关的规范，串联使用存在风险。A型应急电源厂家一般根据充电曲线的原理自行设计充电电路，用PWM的方法调节充电电流或充电电压，使串联电池的充电过程总体近似于接近三段式充电的过程。这种充电方式，是在电池电量一致的假设前提上开发的，对串联电池的一致性提出较高要求，甚至要求用户所用电池必须是相同厂家的同一批次，相同电量。当串联电池的其中一块出现故障，受其他电池的影响，串联电池的总电压在正常范围内，充电电路可能无法进行识别。当串联电池的其中一块已经过放电时，串联电池总体可能只是欠压状态，继续放电，导致过放电的电池进入死区，彻底报废。
[0005]此外，由于电池充电电路设计复杂，对于厂家来说，设计成本很高。并且，电池的充电电路都必须用降压型的电路拓扑，即充电电压必须大于电池电压。为满足这个条件，A型应急电源厂家还需要另外设计一个市电转高压的电路，比如对于36V输出的应急电源，还需要另外设计一个220V转50V输出的AC
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DC模块，该AC
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DC模块与充电模块连接，充电模块再与电池连接，才可为36V的电池充电，增加了成本。
[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种应急电源的电池充放电电路，适用于A型应急照明集中电源的电池，消除电池的电量差异，解决电池电量存在差异的行业性难题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种应急电源的电池充放电电路，适用于A型应急照明集中电源的电池，能够在充电的过程中消除电池的个体电量差异，并且电路元器件少、不需要额外设计用于充电的AC
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DC模块、成本低，还能够检测出单块电池的故障。
[0008]一种应急电源的电池充放电电路，包括：AC
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DC模块、充电模块、MCU芯片、开关、转换型继电器和电池，AC
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DC模块、充电模块和MCU芯片只有一个，开关、转换型继电器和电池有多个并且数量相同，AC
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DC模块的输入端接市电，AC
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DC模块的输出端与MCU芯片、充电模块的输入端和第一转换型继电器连接，第一转换型继电器的输出端与外接负载连接，充电模块的输出端与开关连接，开关与电池连接，两个电池之间连接有一个转换型继电器，最后一个电池(第n电池)还与第一转换型继电器连接，MCU芯片还与充电模块、电池、开关和转换型继电器连接，MCU芯片监测AC
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DC模块输出电压信号、充电模块电压信号和电池的电量信号，MCU芯片控制每个开关和转换型继电器的打开或关闭，从而实现AC
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DC模块直接给负载供电、或/和通过充电模块给电池充电、或电池串联给负载供电、或电池的充放电异常保护，其中，电池充电过程中，通过MCU芯片监测的电池电量信号来控制间隔给电池充电，以消除电池电量差异。
[0009]在一些实施方式中，所述AC
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DC模块输出的电压为负载所需的直流电压，AC
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DC模块的输出端与第一转换型继电器的常闭端子连接，第一转换型继电器的转换端子与外接负载连接。
[0010]进一步的，所述AC
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DC模块输出的电压为24V直流电或36V直流电。
[0011]在一些实施方式中，所述充电模块用于将高压转为低压为电池充电，根据充电模块的输出脚的电压和电流，充电模块进入不同的充电方式。
[0012]在一些实施方式中，所述MCU芯片的采样端和充电模块的输出端连接，MCU芯片的输出端与开关的驱动脚连接，开关的输出端与电池的正极连接，第一电池的负极接地，第二电池的负极与第一电池的正极之间通过第二转换型继电器连接，第三电池的负极与第二电池的正极之间通过第三转换型继电器连接，以此类推，第n电池(最后一个电池)的正极还与第一转换型继电器的常开端子和驱动线圈的一端连接。
[0013]进一步的，第二电池的负极与第二转换型继电器的转换端子连接，第二转换型继电器的常闭端子与第一电池的正极连接，第二转换型继电器的常开端子接地；第三电池的负极与第三转换型继电器的转换端子连接，第三转换型继电器的常闭端子与第二电池的正极连接，第三转换型继电器的常开端子接地；以此类推；第一转换型继电器的驱动线圈的一端与MCU芯片的输出端连接、另一端与最后一个电池(第n电池)的正极连接，除了第一转换型继电器以外的其他转换型继电器的驱动线圈的一端与MCU芯片的输出脚连接、另一端与AC
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DC模块的输出线连接。
[0014]进一步的，所述开关为三极管、MOS管、继电器或开关电路中的一种，所述电池为铅酸电池或者锂电池。
[0015]进一步优选的，所述开关为PNP型三极管，充电模块的输出端与三极管的发射极连
接，MCU芯片的输出端与三极管的基极连接，三极管的集电极与电池的正极连接。
[0016]进一步的，三极管的集电极与二极管的正极连接，二极管的负极再与电池的正极连接。
[0017]在一些实施方式中，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应急电源的电池充放电电路，其特征在于，包括：AC
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DC模块、充电模块、MCU芯片、开关、转换型继电器和电池，AC
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DC模块、充电模块和MCU芯片只有一个，开关、转换型继电器和电池有多个并且数量相同，AC
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DC模块的输入端接市电，AC
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DC模块的输出端与MCU芯片、充电模块的输入端和第一转换型继电器连接，第一转换型继电器的输出端与外接负载连接，充电模块的输出端与开关连接，开关与电池连接，两个电池之间连接有一个转换型继电器，第n电池还与第一转换型继电器连接，MCU芯片还与充电模块、电池、开关和转换型继电器连接，MCU芯片监测AC
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DC模块输出电压信号、充电模块电压信号和电池的电量信号，MCU芯片控制每个开关和转换型继电器的打开或关闭，从而实现AC
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DC模块直接给负载供电、或/和通过充电模块给电池充电、或电池串联给负载供电、或电池的充放电异常保护，其中，电池充电过程中，通过MCU芯片监测的电池电量信号来控制间隔给电池充电，以消除电池电量差异。2.如权利要求1所述的应急电源的电池充放电电路，其特征在于，包括选自下组的一个或多个特征：(1)所述AC
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DC模块输出的电压为负载所需的直流电压，AC
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DC模块的输出端与第一转换型继电器的常闭端子连接，第一转换型继电器的转换端子与外接负载连接；(2)所述充电模块用于将高压转为低压为电池充电，根据充电模块的输出脚的电压和电流，充电模块进入不同的充电方式；(3)所述MCU芯片的采样端和充电模块的输出端连接，MCU芯片的输出端与开关的驱动脚连接，开关的输出端与电池的正极连接，第一电池的负极接地，第二电池的负极与第一电池的正极之间通过第二转换型继电器连接，第三电池的负极与第二电池的正极之间通过第三转换型继电器连接，以此类推，第n电池的正极还与第一转换型继电器的常开端子和驱动线圈的一端连接。3.如权利要求2所述的应急电源的电池充放电电路，其特征在于，第二电池的负极与第二转换型继电器的转换端子连接，第二转换型继电器的常闭端子与第一电池的正极连接，第二转换型继电器的常开端子接地；第三电池的负极与第三转换型继电器的转换端子连接，第三转换型继电器的常闭端子与第二电池的正极连接，第三转换型继电器的常开端子接地；以此类推；第一转换型继电器的驱动线圈的一端与MCU芯片的输出端连接、另一端与第n电池的正极连接，除了第一转换型继电器以外的其他转换型继电器的驱动线圈的一端与MCU芯片的输出脚连接、另一端与AC
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DC模块的输出线连接。4.如权利要求3所述的应急电源的电池充放电电路，其特征在于，所述开关为三极管、MOS管、继电器或开关电路中的一种，所述电池为铅酸电池或者锂电池。5.如权利要求3所述的应急电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志敏，杨烨，
申请(专利权)人：苏州新应期电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：