一种基于智能锂电池的DC-UPS电源系统技术方案

一种基于智能锂电池的DC

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能锂电池的DC
‑
UPS电源系统


[0001]本申请涉及DC
‑
UPS电源领域，特别涉及一种智能锂电池的多场景用直流UPS电源系统。

技术介绍

[0002]随着医疗系统自动化程度的提高，像医院手术室专用电源、战地手术台移动电源等重要设备的比例也逐渐增加。为了保障供电可靠运行，移动电源通常会配置不间断电源(UninterruptiblePowerSupply，UPS)，来避免由于市电失电或供电不方便时造成这些重要负荷的工作异常或停运。目前广泛使用的UPS为交流电系统，而上述负荷大部分是直流负荷，这就需要交流UPS经过多级电能变换才能转换成直流，导致UPS电源系统供电效率较低，且随着电路结构的复杂，系统运行可靠性也降低。
[0003]此外，随着储能技术的发展，DC
‑
UPS中储能模块由原来的铅酸免维护蓄电池逐渐被锂离子电池所取代。进一步，随着医疗系统、移动电源等设备精密程度的提高，对于电源稳定性、电池的安全性及使用寿命的要求也越来越高。当发生失电故障，需要UPS充当临时电源时，储能模块的能量管理则变成了关键，传统的锂电池模块易产生过充过放，不仅造成电池能量浪费且损耗其使用寿命。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于解决UPS电源工作效率较低和电池能量管理模块问题，提出了一种基于智能锂电池的DC
‑
UPS电源系统。为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种适用于安全性能高、瞬间低电压、停电对策应用场所的智能锂电池DC
‑
UPS电源系统，能够在失电情况下，通过电池管理系统实现DC
‑
UPS电源安全供电。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]基于智能锂电池的DC
‑
UPS电源系统，包括：交流供电模块、DC
‑
UPS主机模块与电池模块，其特征在于：
[0007]所述交流供电模块包括市电和整流模块，所述市电用于提供交流电；与所述交流电源连接的整流器，用于对所述交流电进行AC
‑
DC转换，将所述交流电转化为直流电；
[0008]所述DC
‑
UPS主机模块包括DC
‑
UPS主电路与上位机，其与电池管理系统(BMS)通信连接，用于实时响应BMS生成的控制信号；
[0009]所述电池模块，用于给DC
‑
UPS存储直流电能，包括锂电池与电池管理系统(BMS)，所述电池管理系统(BMS)用于监测锂电池的状态数据，并根据数据生成控制信号，以控制DC
‑
UPS对锂电池的充电与放电；
[0010]进一步地，所述DC
‑
UPS主电路包括场效应管开关(FET1)、场效应管开关(FET2)、场效应管开关(FET3)、升压模块(DC/DC)、降压模块(DC/DC)与控制器模块，所述场效应管开关通过控制器模块驱动关断，用于实现市电供电不同场景下电池的工作状态；所述升压模块
(DC/DC)与场效应管开关(FET1)相连，在市电供电正常时，其作为充电器，按照电池的充电曲线对锂电池进行充电；所述降压模块(DC/DC)与场效应管开关(FET3)相连，在市电供电异常时，其对外稳压输出且可调供电；所述控制器模块与上位机通信连接，并实时检测升/降压模块信号并驱动场效应管开关工作；所述上位机与控制器模块、BMS通信连接，用于实时发送接收指令；
[0011]进一步地，DC
‑
UPS主电路输出分为两路，一路稳压源旁路输出，另外一路由降压模块DC/DC稳压输出；
[0012]进一步地，所述DC
‑
UPS主机模块与BMS采用485通讯并管理，同时BMS的数据可由RS232协议访问；
[0013]进一步地，DC
‑
UPS主机模块对上位机通讯采用RS232；
[0014]进一步地，所述锂电池采用磷酸铁锂；
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：
[0016](1)本专利技术在市电供电正常时，DC
‑
UPS主电路实现稳压电源对系统供电，具有稳压源旁路输出供电功能，同时，降压模块DC/DC作为充电器，按照锂电池的充电曲线对锂电池进行充电；而在市电供电异常时，DC
‑
UPS主电路对锂电池进行放电，已通过锂电池输出给多路输出供电，其实现了对专业电源系统中DC
‑
UPS主机和锂电池的集中整合，降低了运营及维护成本，实现了资源共享；
[0017](2)本专利技术通过对磷酸铁锂电池的应用实现了对铅酸电池的替换，由于其尺寸小，重量轻，容量大，电池寿命长等特点，因而极大的提升了DC
‑
UPS电源系统的整体寿命；
[0018](3)本专利技术采用了电池管理系统(BMS)，可保护电芯和电池包不受到损害，使电池工作在合适的电压和温度范围内，可以提升锂电池使用寿命及提升电能的利用率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术基于智能锂电池的DC
‑
UPS电源系统的系统原理图。
具体实施方式
[0020]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0021]如图1所示，该基于智能锂电池的24VDC
‑
UPS电源系统包括：包括：交流供电模块10、DC
‑
UPS主机模块20与电池模块30，其特征在于：
[0022]在本申请实施例中，在市电供电正常期间，供电电源用于提供交流电。交流供电模块10包括市电11和整流模块12，与市电11连接的整流器，用于对所述交流电进行AC
‑
DC转换，将交流电转化为直流电，稳定直流输出24V；
[0023]在本申请实施例中，DC
‑
UPS主机模块20包括DC
‑
UPS主电路21与上位机22，其与电池管理系统(BMS)32通信连接，用于实时响应BMS生成的控制信号；DC
‑
UPS主电路21包括场效应管开关(FET1)211、场效应管开关(FET2)212、场效应管开关(FET3)213、升压模块(DC/DC)214、降压模块(DC/DC)215与控制器模块216，场效应管开关通过控制器模块驱动关断，用于实现市电供电不同场景下电池的工作状态；在市电供电正常时，稳压电源对系统供电(输入额定电压24V，电压范围18V～30V，最大80A)，此时打开场效应管开关(FET2)212，具有
稳压源旁路输出供电功能(输出1，稳压电源旁路供电)；场效应管开关(FET1)211打开，升压模块(DC/DC)214作为充电器，按照锂电池31的充电曲线对锂电池进行充电(最大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能锂电池的DC
‑
UPS电源系统，包括：交流供电模块、DC
‑
UPS主机模块与电池模块，其特征在于：所述DC
‑
UPS主机模块包括DC
‑
UPS主电路与上位机，其与电池管理系统(BMS)通信连接，用于实时响应BMS生成的控制信号；所述电池模块，用于给DC
‑
UPS存储直流电能，包括锂电池与电池管理系统(BMS)，所述电池管理系统(BMS)用于监测锂电池的状态数据，并根据数据生成控制信号，以控制DC
‑
UPS对锂电池的充电与放电。2.根据权利要求1所述DC
‑
UPS主电路包括场效应管开关(FET1)、场效应管开关(FET2)、场效应管开关(FET3)、升压模块(DC/DC)、降压模块(DC/DC)与控制器模块，所述场效应管开关通过控制器模块驱动关断...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧华忠，
申请(专利权)人：无锡锂安新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：