一種可檢測衝放電電流的後備電源系統的製作方法

2023-04-23 23:04:11 2

專利名稱：一種可檢測衝放電電流的後備電源系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子及電源技術領域，具體涉及一種可檢測衝放電電流的後備電源系統。
背景技術：
高鐵用電設備中，尤其是檢票閘機的電源管理成為本領域技術的難點，因為突然的停電或電源故障會使檢票的動作不完整，而造成旅客和鐵路的損失；其次，電網往往存在多種異常現象，例如電網停電，電網停止工作，無電壓輸出；壓降，電網電壓低於標稱電壓 15%-20%，時間可能持續數秒；電湧，亦稱浪湧、突波，電網電壓瞬間高於標稱電壓10%以上， 時間持續數秒；持續欠壓持續過壓線噪，因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁幹擾；頻率漂移，發電機不穩定造成的電網頻率偏差；開關瞬態，亦稱暫態，由電氣設備開關或放電造成的電壓偏差，有時可高達20000伏，但是持續時間極短，僅數納秒；諧波，電網中由非線性特性的電氣設備產生的對交流電正弦波形的幹擾。因而需要一種電源能在這種情況發生時保證檢票交易的完成並通過通信告知系統停止新的交易。這就要求，整機電源具備後備能力。一般情況下，如果停電和故障較少發生時電池處於充滿擱置狀態，電池壽命與環境的溫度等相關。如果頻繁發生停電故障，電池壽命又和使用頻度相關。所以估計電池的壽命很難，簡單用時間(比如三年)標準來作為檢修和更換電池組的依據要麼不保險，要麼會造成一定的浪費。另外，高鐵中這類設備比較分散，經常的人工巡查很困難也不經濟。
發明內容本實用新型提供一種可檢測衝放電電流的後備電源系統，此後備電源系統能監控充電電流和放電電流，防止充電或者放電時電流過大損壞鋰電池組和直流電源；從而有效保護了鋰電池組。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種可檢測衝放電電流的後備電源系統，包括用於將市電轉化為直流的直流電源，由若干鋰電池組成的鋰電池組，連接到所述直流電源的用電負載；串聯的放電控制電路和充電控制電路位於所述直流電源和用電負載的接點與鋰電池組之間，此放電控制電路用於將鋰電池組的電能傳輸給用電負載， 此充電控制電路用於將來自直流電源的電能傳輸給鋰電池組；檢流電阻位於所述鋰電池組負極與接底之間；電流檢測電路一端連接到鋰電池組負極，其另一端連接到中央處理單元，用於檢測充放電電流的檢流電阻串聯在所述鋰電池組負極和接地之間，此電流檢測電路在所述鋰電池組處於充電或放電狀態下，根據所述檢流電阻兩端電壓獲得充電電流或者放電電流並傳輸給中央處理單元；一中央處理單元根據所述電流檢測電路的放電電流或者充電電流控制所述放電控制電路的通斷和充電控制電路的通斷。上述技術方案中的有關內容解釋如下[0010]1、上述方案中，所述電流檢測電路中第一放大器同相輸入端連接到鋰電池組的負極和檢流電阻的接點，其反相輸入端接地，其輸出端連接到所述中央處理單元；第二放大器反相輸入端連接到鋰電池組的負極和檢流電阻的接點，其同相輸入端接地，其輸出端連接到中央處理單元。2、上述方案中，所述放電控制電路中第1三極體的集電極連接到第2場效應管的基極，第1三極體的發射極接地，第1三極體的基極接受來自中央處理單元的放電通斷控制信號，第2場效應管的源極連接鋰電池組的正極，第2場效應管的漏極連接到直流電源和用電負載的接點；所述放電通斷控制信號使第1三極體導通，從而使得第2場效應管導通，鋰電池組通過第2場效應管向用電負載供電。3、上述方案中，所述充電控制電路中第3三極體的發射極接地，第3三極體的集電極連接到第4場效應管的基極，第4場效應管源極連接到直流電源和用電負載的接點，來自所述中央處理單元的充電通斷控制信號從第3三極體基極輸入，此充電通斷控制信號控制第3三極體通斷，從而使第4場效應管導通，直流電源向鋰電池組充電。由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點和效果本實用新型能後備電源系統能監控充電電流和放電電流，防止充電或者放電時電流過大損壞鋰電池組和直流電源；從而有效保護了鋰電池組；其次，本實用新型能後備電源系統能及時響應，從而有效保護了鋰電池組，使用戶能充分地使用電池並在重大故障發生前及時更換電池，即經濟又避免損失。

附圖1為本實用新型電路原理圖；附圖2為本實用新型電路圖。以上附圖中1、直流電源；2、鋰電池組；3、用電負載；4、放電控制電路；5、充電控制電路；6、中央處理單元；7、電流檢測電路。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一種可檢測衝放電電流的後備電源系統，如附圖1-2所示，包括用於將市電轉化為直流的直流電源1，由若干鋰電池組成的鋰電池組2，連接到所述直流電源1的用電負載3 ；串聯的放電控制電路4和充電控制電路5位於所述直流電源1和用電負載3的接點與鋰電池組2之間，此放電控制電路4用於將鋰電池組2的電能傳輸給用電負載3，此充電控制電路5用於將來自直流電源1的電能傳輸給鋰電池組2 ；檢流電阻Rl位於所述鋰電池組2負極與接底之間。電流檢測電路7 —端連接到鋰電池組2負極，其另一端連接到中央處理單元6，用於檢測充放電電流的檢流電阻Rl串聯在所述鋰電池組2負極和接地之間，此電流檢測電路 7在所述鋰電池組2處於充電或放電狀態下，根據所述檢流電阻Rl兩端電壓獲得充電電流或者放電電流並傳輸給中央處理單元6 ；一中央處理單元6根據所述電流檢測電路7的放電電流或者充電電流控制所述放電控制電路4的通斷和充電控制電路5的通斷。[0023]上述電流檢測電路7中第一放大器UlB同相輸入端連接到鋰電池組2的負極和檢流電阻Rl的接點，其反相輸入端接地，其輸出端連接到所述中央處理單元6 ；第二放大器 UlA反相輸入端連接到鋰電池組2的負極和檢流電阻Rl的接點，其同相輸入端接地，其輸出端連接到中央處理單元6。具體為電流檢測電路9由R1 R9、U1A、U1B及Cl構成。Rl將電池組充放電電流轉換為電壓；Cl電容為局部濾波，保障UlA的工作穩定；R2 R5及UlA構成反相比例放大器，輸出放電電流信號ID ；R6 R9及UlB構成同相比例放大器，輸出充電電流信號IC ；ID及IC信號輸入單片機進行處理；兩個並聯的放大器無論放電還是充電，都用同一個檢流電阻R1，充放電時方向相反，所以在在檢流電阻Rl上的信號有正有負，使用同相及反相放大器並聯，保證了信號都為正可以給中央處理單元8處理。上述放電控制電路4中第1三極體Ql的集電極連接到第2場效應管Q2的基極， 第1三極體Ql的發射極接地，第1三極體Ql的基極接受來自中央處理單元6的放電通斷控制信號PS，第2場效應管Q2的源極連接鋰電池組2的正極，第2場效應管Q2的漏極連接到直流電源1和用電負載3的接點；所述放電通斷控制信號PS使第1三極體Ql導通，從而使得第2場效應管Q2導通，鋰電池組2通過第2場效應管Q2向用電負載3供電。上述充電控制電路5中第3三極體Q3的發射極接地，第3三極體Q3的集電極連接到第4場效應管Q4的基極，第4場效應管Q4源極連接到直流電源1和用電負載3的接點，來自所述中央處理單元6的充電通斷控制信號CHG從第3三極體Q3基極輸入，此充電通斷控制信號CHG控制第3三極體Q3通斷，從而使第4場效應管Q4導通，直流電源1向鋰電池組2充電。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種可檢測衝放電電流的後備電源系統，包括用於將市電轉化為直流的直流電源 (1)，由若干鋰電池組成的鋰電池組(2)，連接到所述直流電源(1)的用電負載(3)，其特徵在於還包括串聯的放電控制電路(4)和充電控制電路(5)位於所述直流電源(1)和用電負載(3 )的接點與鋰電池組(2 )之間，此放電控制電路(4)用於將鋰電池組(2 )的電能傳輸給用電負載(3 )，此充電控制電路(5 )用於將來自直流電源(1)的電能傳輸給鋰電池組(2 )；檢流電阻(Rl)位於所述鋰電池組(2)負極與接底之間；電流檢測電路(7) —端連接到鋰電池組(2)負極和接地的接點，其另一端連接到中央處理單元(6)，此電流檢測電路(7)在所述鋰電池組(2)處於充電或放電狀態下，根據所述檢流電阻(Rl)兩端電壓獲得充電電流或者放電電流並傳輸給中央處理單元(6 )；一中央處理單元(6 )根據所述電流檢測電路(7 )的放電電流或者充電電流控制所述放電控制電路(4)的通斷和充電控制電路(5)的通斷。
2.根據權利要求1所述的後備電源系統，其特徵在於所述電流檢測電路(7衝第一放大器(UlB)同相輸入端連接到鋰電池組(2)的負極和檢流電阻(Rl)的接點，其反相輸入端接地，其輸出端連接到所述中央處理單元(6)；第二放大器(UlA)反相輸入端連接到鋰電池組(2)的負極和檢流電阻(Rl)的接點，其同相輸入端接地，其輸出端連接到中央處理單元 (6)。
3.根據權利要求1或2所述的後備電源系統，其特徵在於所述放電控制電路(4)中第 1三極體(Ql)的集電極連接到第2場效應管(Q2)的基極，第1三極體(Ql)的發射極接地， 第1三極體(Ql)的基極接受來自中央處理單元(6)的放電通斷控制信號(PS)，第2場效應管(Q2)的源極連接鋰電池組(2)的正極，第2場效應管(Q2)的漏極連接到直流電源(1)和用電負載(3)的接點；所述放電通斷控制信號(PS)使第1三極體(Ql)導通，從而使得第2 場效應管(Q2)導通，鋰電池組(2)通過第2場效應管(Q2)向用電負載(3)供電。
4.根據權利要求1或2所述的後備電源系統，其特徵在於所述充電控制電路(5)中第 3三極體(Q3)的發射極接地，第3三極體(Q3)的集電極連接到第4場效應管(Q4)的基極， 第4場效應管(Q4)源極連接到直流電源(1)和用電負載(3)的接點，來自所述中央處理單元(6 )的充電通斷控制信號(CHG)從第3三極體(Q3 )基極輸入，此充電通斷控制信號(CHG) 控制第3三極體(Q3)通斷，從而使第4場效應管(Q4)導通，直流電源(1)向鋰電池組(2) 充電。
專利摘要本實用新型公開一種可檢測衝放電電流的後備電源系統，包括用於將市電轉化為直流的直流電源，鋰電池組，連接到所述直流電源的用電負載，串聯的放電控制電路和充電控制電路位於所述直流電源和用電負載的接點與鋰電池組之間，此放電控制電路用於將鋰電池組的電能傳輸給用電負載，此充電控制電路用於將來自直流電源的電能傳輸給鋰電池組；電流檢測電路一端連接到鋰電池組負極，其另一端連接到中央處理單元；一中央處理單元根據所述電流檢測電路的放電電流或者充電電流控制所述放電控制電路的通斷和充電控制電路的通斷。本實用新型後備電源系統能監控充電電流和放電電流，防止充電或者放電時電流過大損壞鋰電池組和直流電源，從而有效保護了鋰電池組。
文檔編號H02H7/18GK202111512SQ201120159008
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者馮立新, 孔震, 楊雲貴, 王濤, 高帥卿 申請人:易程(蘇州)新技術股份有限公司