CN102680909A - 锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可适用于备用电源的充电和放电均使用同一对端口的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其包括有直流备用电源、锂离子电池或锂离子电池组，所述直流备用电源并联于外部电源和负载之间；所述直流备用电源连接有用以输出在位信号的外部电源在位检测电路、用以提供系统充放电状态的电流检测电路和直流备用电源的充、放电开关控制电路，其中，所述的外部电源在位检测电路、电流检测电路和充、放电开关控制电路同时连接有用以控制充放电和判定外部电源是否在位的主控制器。利用本发明公开的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统可准确获取外部电源是否在位的信息，从而便于对锂离子电池进行充放电管理控制。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池备用电源的在位检测系统，特别涉及直流备用电源的充电和放电均使用同一对端口的外部电源在位检测系统。
背景技术
伴随着整个电信业务的快速发展，应用于电信网络的各种技术层出不穷。光通信技术一直都是整个通信领域关注的焦点之一。同样，随着宽带用户的快速增长，在接入网络层面，较之传统的铜线接入技术，光纤接入有着覆盖面积广、传输距离远、带宽高、安全、建设维护成本低等优点，“光进铜退”成为必然选择。在这个过程中，传输的信号已经由原来的电信号变成了光信号，从原来的模拟话音网络向数字IP网络演变。传输媒质由铜线换成光纤，原有通过铜线馈电方式不再可行，供电被切断，随着主干铜缆的逐步消失，通信设备的备电需求日益明显，传统的通信备用电源为铅酸电池，因其体积大，维护成本高等劣势，而逐步被具有体积小，维护成本低，使用寿命长等优势的铁锂电池所取代。
在对铁锂电池的电池管理系统中，需要准确的获取外部电源在位信息，以便对电池充放电管理控制，而现有的备用电源与通信设备接口为两线接口，即备用电源的充电和放电均使用同一对端口，由于外部电源充电电压值范围与备用电源放电电压值范围区间有重合，故当备用电源处于给外部电源放电状态或者备用电源处于待机状态时，备用电源输出的电压亦可使外部电源的在位检测电路输出电源在位信号，这就给外部电源是否在位的检测带来了困扰。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种应用于锂离子电池或锂离子电池组管理，可以可靠检测直流备用电源的外部电源在位状态的检测系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其包括直流备用电源、锂离子电池或锂离子电池组，所述直流备用电源并联于外部电源和负载之间；所述直流备用电源连接有用以输出在位信号的外部电源在位检测电路、用以提供系统充放电状态的电流检测电路和直流备用电源的充、放电开关控制电路，其中，所述的外部电源在位检测电路、电流检测电路和充、放电开关控制电路同时连接有用以控制充放电和判定外部电源是否在位的主控制器。
作为本发明的较佳实施方式，所述的电流检测电路位于所述备用电源输入输出负极与锂离子电池负极之间，其包括有串联在所述备用电源负极与锂离子电池负极之间的检流电阻以及检测该检流电阻两端电压的器件；当外部电源给所述备用电源充电时，所述电流检测电路检测到充电电流值，并提供系统处于充电状态的信息；当所述备用电源给负载供电时，所述电流检测电路检测到放电电流值，并提供系统处于放电状态的信息。
作为本发明的较佳实施方式，所述充、放电开关控制电路位于所述备用电源输入输出处的正极与锂离子电池的正极之间，其包括有充电回路及其开关控制器件；所述主控制器通过其控制引脚控制所述充电回路的开关控制器件的导通和断开，当所述充电回路的开关控制器件导通时，外部电源对所述备用电源提供电流，同时，所述电流检测电路给出备用电源处于充电状态的信息。
作为本发明的较佳实施方式，所述充、放电开关控制电路还包括有放电回路及其开关控制器件；所述主控制器通过其控制引脚控制所述放电回路的开关控制器件的导通和断开，当所述放电回路的开关控制器件导通时，所述备用电源对负载提供电流，同时，所述电流检测电路给出备用电源处于放电状态的信息。
作为本发明的较佳实施方式，所述的外部电源在位检测电路位于所述备用电源输入输出处正负级之间，其包括有与所述电源输入输出处的正负极相连接的分压电阻、连接锂离子电池的正负极用以产生基准电压的电压转换电路以及用以输出在位信号的比较器，该比较器的正极输入为所述分压电阻的端电压而负极输入为所述基准电压；当外部电源在位时，所述的外部电源在位检测电路给出外部电源在位的信号；当外部电源掉电且所述的放电回路的开关控制器不导通时，所述的外部电源在位检测电路给出电源不在位的信号。
作为本发明的较佳实施方式，当外部电源在位且所述的充电回路的开关控制器件导通时，外部直流电源对外部设备负载提供电流，同时对备用电源设备中的锂离子电池或锂离子电池组进行充电，所述的电流检测电路提供系统处于充电状态的信息，所述的外部电源在位检测电路给出外部电源在位的信号，所述主控制器即判定外部电源在位。
作为本发明的较佳实施方式，当外部电源掉电且所述的放电回路的开关控制器件导通时，备用电源为负载供电，所述的电流检测电路给出系统处于放电状态，所述的外部电源在位检测电路给出的电源在位的信号被屏蔽，所述主控制器即判定外部电源不在位。
作为本发明的较佳实施方式，当备用电源的电池充满电或者备用电源与设备断开时，充放电回路上无电流，所述的电流检测电路检未检测到充放电电流值时，在对外部电源在位检测时，所述主控制器即将所述放电回路的开关控制器件瞬间断开，同时，所述的外部电源在位检测电路输出外部电源是否在位的信息，主控制器根据此时在位检测电路给出的信号判定电源是否在位。
作为本发明的较佳实施方式，所述充放电回路上的充放电开关控制器件分别为以下其一：结型场效应管，绝缘栅型场效应管，双极性晶体管。
作为本发明的较佳实施方式，所述主控制器为以下其一：单芯片结构的器件，或是分立元器件组合而成的控制电路。
在所述系统中，所述外部电源在位电路为以下其一：
单芯片结构的检测电路，或是分立元器件组合而成的检测电路。
在所述系统中，所述电流检测电路为以下其一：
单芯片结构的检测电路，或是分立元器件组合而成的检测电路。
本发明的有益效果在于，对于直流备用电源设备可以准确地提供外部电源是否在位的信息，为锂离子电池或锂离子电池组的充放电管理提供更好的控制；尤其对于接口为两线接口的直流备用电源，当备用电源无充放电电流时，主控制器通过串接在电源接口正极与电池正极之间的放电回路上的开关控制器件将放电回路瞬间关断，并通过外部电源在位检测电路获取外部电源是否在位的信息。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的电路示意图;
图2是本发明较佳实施方式的外部电源在位检测电路的示意图；
图3是本发明较佳实施方式的电流检测电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和较佳实施方式对本发明原理作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其包含锂离子电池或锂离子电池组、直流备用电源、位于备用电源输入输出处正负极之间的外部电源在位检测电路、位于备用电源输入输出负极与电池负极之间的电流检测电路、位于备用电源输入输出正极与电池正极之间的充放电开关控制电路以及同时与所述外部电源在位检测电路、电流检测电路和充放电开关控制电路相连接的主控制器。
其中，直流备用电源设备使用两线制，对备用电源充电以及备用电源对负载放电的充放电回路均为同一接口，当锂离子电池备用电源为直流电源有电时，外部电源为负载设备供电的同时通过两线接口为备用电源充电。当外部电源掉电时，备用电源设备通过两线接口给负载设备供电。
如图2所示，所述的外部电源在位检测电路位于所述的备用电源输入输出处的正负极之间，其包括有分压电阻R1，R2，比较器A以及产生基准电压的电压转换电路B。其中，所述分压电阻R1、R2分别与电源输入输出处的正负极相连接；所述比较器A的正极的输入为所述分压电阻R1、R2的端电压，所述比较器B的负极的输入为由所述电压转换电路B所产生的基准电压Vref；所述电压转换电路B连接锂离子电池或锂离子电池组的正负极。外部电源电压经所述分压电阻R1，R2的分压，同时锂离子电池通过所述电压转换电路B产生基准电压Vref，而两电压经过比较器A输出外部电源是否在位的信号。
如图3所示，所述的电流检测电路位于所述的备用电源输入输出处负极与锂离子电池的负极之间，其包括有串联在电源负极与锂离子电池的负极之间的检流电阻R，以及用以检测所述检流电阻两端电压R的电压采样器件C。当外部电源给备用电源充电时或者备用电源给负载供电时，电流会通过所述检流电阻R并在其产生电压降，所述电压采样器件C即对所述检流电阻R两端的电压进行采样并获取电压值用以判断系统处于充电状态，放电状态，或是无充电无放电的待机状态。
所述备用电源输入输出处的正极与锂离子电池的正极之间串联的充放电开关控制电路包括有相并联的充电回路和放电回路，所述充电回路和放电回路分别串联有充电控制开关器件和放电控制开关器件。
所述主控制器通过其控制引脚控制所述充、放电回路开关器件的导通和断开。
该系统典型工作状态有三种，分别如下：
（一）充电状态
当外部电源在位，且充电回路上充电开关器件导通时，外部电源通过两线接口对负载提供电流，同时对备用电源设备中的锂离子电池进行充电，电流检测电路检测到充电电流并给出系统处于充电状态，主控制器根据外部电源在位检测电路给出外部电源在位的信号即判定外部电源在位。
（二）放电状态
当外部电源掉电，且放电回路的放电开关器件导通时，备用电源通过两线接口为负载供电，电流检测电路检测到放电电流并给出系统处于放电状态，主控制器屏蔽外部电源在位检测电路给出的电源在位信号即判定外部电源不在位。
（三）无充电无放电的待机状态
当备用电源的电池充满电，或者备用电源与设备断开时，充放电回路上无电流，电流检测电路检测不到充放电状态，对外部电源进行在位检测时，所述主控制器对放电回路开关控制器件瞬间断开，在该断开瞬间去除了电池电压对在位检测电路的干扰，同时，主控制器通过外部电源在位检测电路给出的信号判定外部电源是否在位，在获取在位信号后主控制器便重新使放电回路上的放电开关控制器件导通。
Claims (10)
1.一种锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，包括直流备用电源、锂离子电池或锂离子电池组，所述直流备用电源并联于外部电源和负载之间，其特征在于，所述直流备用电源连接有用以输出在位信号的外部电源在位检测电路、用以提供系统充放电状态的电流检测电路和直流备用电源的充、放电开关控制电路，其中，所述的外部电源在位检测电路、电流检测电路和充、放电开关控制电路同时连接有用以控制充放电和判定外部电源是否在位的主控制器。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，所述的电流检测电路位于所述备用电源输入输出负极与锂离子电池负极之间，其包括有串联在所述备用电源负极与锂离子电池负极之间的检流电阻以及检测该检流电阻两端电压的电压采样器件；
当外部电源给所述备用电源充电时，所述电流检测电路检测到充电电流值，并提供系统处于充电状态的信息；
当所述备用电源给负载供电时，所述电流检测电路检测到放电电流值，并提供系统处于放电状态的信息。
3.根据权利要求书2所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，所述充、放电开关控制电路位于所述备用电源输入输出处的正极与锂离子电池的正极之间，其包括有充电回路及其开关控制器件；
所述主控制器通过其控制引脚控制所述充电回路的开关控制器件的导通和断开，当所述充电回路的开关控制器件导通时，外部电源对所述备用电源提供电流，同时，所述电流检测电路给出备用电源处于充电状态的信息。
4.根据权利要求书3所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，所述充、放电开关控制电路还包括有放电回路及其开关控制器件；
所述主控制器通过其控制引脚控制所述放电回路的开关控制器件的导通和断开，当所述放电回路的开关控制器件导通时，所述备用电源对负载提供电流，同时，所述电流检测电路给出备用电源处于放电状态的信息。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，所述的外部电源在位检测电路位于所述备用电源输入输出处正负级之间，其包括有与所述电源输入输出处的正负极相连接的分压电阻、连接锂离子电池的正负极用以产生基准电压的电压转换电路以及用以输出在位信号的比较器，该比较器的输入为所述分压电阻的端电压和所述基准电压；
当外部电源在位时，所述的外部电源在位检测电路给出外部电源在位的信号；
当外部电源掉电且所述的放电回路的开关控制器不导通时，所述的外部电源在位检测电路给出电源不在位的信号。
6.根据权利要求书5所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，当外部电源在位且所述的充电回路的开关控制器件导通时，所述的电流检测电路提供系统处于充电状态的信息，所述的外部电源在位检测电路给出外部电源在位的信号，所述主控制器即判定外部电源在位。
7.根据权利要求书5所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，当外部电源掉电且所述的放电回路的开关控制器件导通时，所述的电流检测电路给出系统处于放电状态，所述的外部电源在位检测电路给出的电源在位的信号被屏蔽，所述主控制器即判定外部电源不在位。
8.根据权利要求书5所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统，其特征在于，当所述的电流检测电路检未检测到充放电电流值时，所述主控制器将所述放电回路的开关控制器件瞬间断开，同时，所述的外部电源在位检测电路输出外部电源是否在位的信息。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位系统，其特征在于，所述充电回路和放电回路的开关控制器件为结型场效应管、绝缘栅型场效应管或双极性晶体管。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的锂离子电池直流备用电源的外部电源在位系统，其特征在于，所述的主控制器为单芯片结构的控制器件或分立元器件组合而成的控制电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201203 Shanghai City, Pudong New Area China Zuchongzhi Road (Shanghai) Free Trade Zone No. 73 Lane 887 Patentee after: Shanghai ZTE energy Polytron Technologies Inc Address before: Zuchongzhi road in Pudong New Area Zhangjiang hi tech park Shanghai 201203 Lane 887 No. 73 Patentee before: Zhongxing (Shanghai) Pylon Technology Co., Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201203 Pudong New Area, Shanghai, China (Shanghai) free trade trial area, 887 Lane 73, Chong Chong Road. Patentee after: Shanghai PON energy Polytron Technologies Inc Address before: 201203 Pudong New Area, Shanghai, China (Shanghai) free trade trial area, 887 Lane 73, Chong Chong Road. Patentee before: Shanghai ZTE energy Polytron Technologies Inc |