CN109640479A - 一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置，包括第一照明驱动、第二照明驱动及与两驱动连接的照明负载，第二照明驱动包括顺序连接的电池、应急转换控制开关、功率输出单元，当第一照明驱动停止工作时，应急转换控制开关由常开切换为闭合状态；第二照明驱动还包括恒功率控制单元和第一采样电路，第一采样电路用于对照明负载的电压和/或电流信息进行采样，恒功率控制单元的输出端与功率输出单元连接，以根据第一采样电路的输出控制功率输出单元的输出功率恒定。本发明无需增加照明灯具，也无需改变现有的灯具驱动，仅在现有驱动的基础上增加应急照明驱动，且控制应急驱动电源的输出功率为可设置的恒定输出功率，以适配不同的照明负载。

Description

一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置

技术领域

本发明涉及应急照明技术领域，特别涉及一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置。

背景技术

应急照明是现代物中安全体系的一个重要组成部分，是现代公共建筑及工业的重要设施，它同人身安全和建筑安全密切相关，因此，正确的选择应急照明系统及其电源至关重要。应急照明是在正常照明系统发生故障，不能提供正常照明的情况下，继续工作照明，以供人员疏散、保障安全。

目前使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯蓄电池充电，当正常电源切断时，备用电源(蓄电池)自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。该种应急照明与普通照明独立工作，结构复杂，在安装投入方面需要增加大量的应急照明工具，为安装成本及后期的维修增加负担。

在应急照明的组成中，驱动电源是最重要的组成部分，现有技术中，应急照明驱动是将蓄电池的输出电压经过DC-DC升压器后，为高频发生器供电，然后高频发生器为应急照明负载进行供电，然而目前市场上有各种各样的灯具，各种灯具的负载、输出电压、电流、功率没有统一标准，为了满足标准的应急照明时间要求，需要根据不同的灯具负载配置相应储电容量的电池。现有技术中不存在一种能适用于各种负载的应急电源。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置，应急驱动与普通照明驱动共用一个负载，并且控制应急驱动电源恒定功率输出，以满足不同类型的负载对电池提出的应急供电时间的需求，技术方案如下：

本发明提供了一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置，包括第一照明驱动、第二照明驱动及照明负载，所述第二照明驱动包括电池、应急转换控制开关、功率输出单元、恒功率控制单元和第一采样电路，所述应急转换控制开关用于连接所述电池与功率输出单元，所述第一照明驱动的输出和第二照明驱动的功率输出单元均与所述照明负载连接，所述应急转换控制开关为常开状态，当所述第一照明驱动停止工作时，所述应急转换控制开关由打开状态切换为闭合状态；

所述第一采样电路用于对所述照明负载的电压信息和/或电流信息进行采样，所述恒功率控制单元的输入端与所述第一采样电路的输出端连接，所述恒功率控制单元的输出端与所述功率输出单元连接，以控制所述功率输出单元的输出功率恒定。

进一步地，所述电池为蓄电池，所述照明装置还包括用于给所述蓄电池充电的AC/DC充电单元。

进一步地，所述第一照明驱动的输出端与第二照明驱动的功率输出单元的输出端之间通过耦合器连接。

进一步地，所述AC/DC充电单元包括输入滤波器、整流滤波器和高频变换器，所述输入滤波器的输入端与三相交流电源连接，所述输入滤波器的输出端与整流滤波器的输入端连接，所述整流滤波器的输出端与高频变换器的输入端连接，所述高频变换器输出恒压直流。

进一步地，所述第二照明驱动还包括用于设置恒定输出功率的功率设置单元，所述功率设置单元的输出端与所述恒功率控制单元的输入端连接。

进一步地，所述照明装置还包括电池管理系统和第二采样电路，所述第二采样电路用于对所述AC/DC充电单元和电池的电压信息和/或电流信息进行采样，所述电池管理系统根据所述第二采样电路的采样结果控制所述AC/DC充电单元对电池充电。

进一步地，所述功率设置单元采用电子、数字或机械开关设置方式。

进一步地，所述功率设置单元采用无线通信方式。

进一步地，所述照明装置还包括外壳体，所述第一照明驱动、第二照明驱动及照明负载均设置在所述壳体内。

进一步地，所述应急转换控制开关包括MOS管、可控硅晶闸管、电磁阀或接触器。

本发明提供的照明装置及发热系统能够产生以下有益效果：

a.无需增加照明灯具，降低应急照明成本；

b.无需改变现有的灯具结构和照明驱动，只需要在灯具中增加本申请的应急照明驱动，适配性强；

c.能够控制应急驱动电源的输出功率为恒定输出功率，能够适配不同的照明负载而保持相同的供电照明时间；

d.恒定输出功率可通过电子开关、机械开关或者无线方式进行设定；

e.应急驱动电源采用AC/DC充电单元进行充电，并通过BMS进行充电控制，既防止电池始终处于过充状态，又能够使电池始终保持足够的电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的兼恒功率输出的应急驱动的照明装置的模块示意图；

图2是本发明实施例提供的应急驱动电源的AC/DC充电单元的模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置，参见图1，所述照明装置包括第一照明驱动(普通照明驱动)、第二照明驱动(应急驱动)及照明负载(以下简称负载)，所述第一照明驱动的输出和第二照明驱动的功率输出单元均与所述照明负载连接，所述照明装置还包括外壳体，所述第一照明驱动、第二照明驱动及照明负载均设置在所述壳体内。在照明线路正常(无故障)情况下，由第一照明驱动为照明负载提供电源；在照明线路发生故障时，则第一照明驱动停止工作，同时第二照明驱动启动，为照明负载继续提供电源。在本发明中，所述第一照明驱动和第二照明驱动共用一个负载，不增加专门的应急灯具，且更重要的是，所述第二照明驱动能够适用于各种不同额定参数的负载，具体如下实现：

如图1所示，所述第二照明驱动包括电池、应急转换控制开关、功率输出单元、恒功率控制单元和第一采样电路，所述应急转换控制开关用于连接所述电池与功率输出单元，所述应急转换控制开关为常开状态，当所述第一照明驱动停止工作时，所述应急转换控制开关由打开状态切换为闭合状态，即实现在正常照明线路发生故障时，及时切换应急照明，至于如何检测到第一照明驱动停止工作以控制所述应急转换控制开关，在下面将详细阐述；

所述第一采样电路用于对所述照明负载的电压信息和/或电流信息进行采样，所述恒功率控制单元的输入端与所述第一采样电路的输出端连接，所述恒功率控制单元的输出端与所述功率输出单元连接，以控制所述功率输出单元的输出功率恒定。以采样电压信息为例，初始由所述恒功率控制单元控制所述功率输出单元的输出电流优选为负载的额定电流，随后对负载的端电压进行采样，所述恒功率控制单元根据采样得到的电压值和预设的恒定输出功率值，计算得到要控制的电流值，然后控制所述功率输出单元的输出电流为计算得到的电流值。由于采样是一个实时的过程，因此，除去初始瞬间，其余时间均可以根据实时采样的电压值对上述功率输出单元的输出电流进行实时调节，不管负载是什么电压电流，只要在电池的输出电压范围内，输出功率都是不变的，而一旦输出功率恒定，则对于同一电池而言，其工作时间在理论上是可以为相同的，而不会因为负载的改变而改变电池的供电时间，即不会因为个别负载的额定参数大而导致电池供电时间小于规定的应急照明时间(比如英国的应急照明时间标准为3小时，国内应急照明时间标准为90分钟)，因此无需为不同负载配置不同的电池。在一个优选实施例中，所述第二照明驱动还包括用于设置恒定输出功率的功率设置单元，所述功率设置单元的输出端与所述恒功率控制单元的输入端连接，以将用户设置的恒定输出功率信息发送至所述恒功率控制单元。

所述功率设置单元需要完成的至少两个功能分别包括：第一、接收用户的设置动作，并将其转化为相应的功率设置结果；第二、将所述功率设置结果发送给恒功率控制单元。对于所述功率设置单元的具体实施方式，在此作出如下举例：

可实施的第一种方式：机械开关方式，比如采用拨码开关，单个拨码开关可以设置两种功率，双拨码开关可以设置四种功率，比如两个拨码开关都在上方表示设置功率为W1，第一拨码为上、第二拨码为下表示设置功率为W2，第一拨码为下、第二拨码为上表示设置功率为W3，两个拨码开关都在下方表示设置功率为W4，更多拨码开关组合可以设置更多种功率，在此不再一一举例。

可实施的第二种方式：电子方式，与机械开关方式相同的是，采用0/1电子信号输入，比如信号00表示设置功率为W1，信号01表示设置功率为W2，信号10表示设置功率为W3，信号11表示设置功率为W4。

可实施的第三种方式：数字方式，比如设置数字显示屏，数字显示屏与恒功率控制单元通过有线或无线连接，在数字显示屏上设置数字输入按键用于输入功率值，或者设置为触摸屏，通过触摸屏设置功率值。

可实施的第四种方式：无线通信方式，比如用户可以在移动终端的APP上设置恒定输出功率，通过WIFI、4G、蓝牙等通信方式将信息发送至所述恒功率控制单元，优选地，所述恒功率控制单元为微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)。

在一个优选的实施例中，所述电池为蓄电池，所述照明装置还包括用于给所述蓄电池充电的AC/DC充电单元。更优选地，所述照明装置还包括电池管理系统(BatteryManagement System，以下简称BMS系统)和第二采样电路，所述第二采样电路用于对所述AC/DC充电单元和电池的电压信息和/或电流信息进行采样，所述BMS系统根据所述第二采样电路的采样结果控制所述AC/DC充电单元对电池充电。BMS系统主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，主要实现以下几个功能：

(1)准确估测SOC：准确估测动力电池组的荷电状态(State ofCharge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤，即监控储能电池的荷电状态；

(2)动态监测：在电池充放电过程中，实时采集蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据；

(3)电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。

所述BMS系统对电池充电的控制方式包括但不限于：根据检测每一片单电池的电压，控制不同电池片的充电进度，确保多个电池片充电均衡；现有技术中为了保证电池随时都是满电量，因此现有的应急灯的驱动电源总是处于充电状态，这会影响电池性能，本发明中，当检测到电池片的电压值达到最高阈值(比如电量99％)时，则BMS系统控制AC/DC充电单元停止给电池充电；当电池片的电压值随着时间降低至预设的需充电阈值(比如电量降至90％)时，则BMS系统控制AC/DC充电单元再次给电池充电。如图2所示，所述AC/DC充电单元包括输入滤波器、整流滤波器和高频变换器，所述输入滤波器的输入端与三相交流电源连接，所述输入滤波器的输出端与整流滤波器的输入端连接，所述整流滤波器的输出端与高频变换器的输入端连接，所述高频变换器输出恒压直流，为了使AC/DC充电单元受BMS系统控制通断，图2的线路中可加入电子开关(比如MOS管)，所述电子开关与BMS系统连接。所述BMS系统还可以与所述应急转换控制开关电连接，正如上面所述，检测到第一照明驱动停止工作，则控制所述应急转换控制开关，具体为：当正常照明线路断开时，则同时AC/DC充电单元(输入滤波器、整流滤波器与高频变换器)断开，则第二采样电路采集到所述AC/DC充电单元的输出电压为0，并将采样结果发送至BMS系统，则BMS系统接收到故障信息，立即控制所述应急转换控制开关闭合，完成正常照明线路到应急照明线路的切换。可选地，所述应急转换控制开关包括MOS管、可控硅晶闸管、电磁阀或接触器。

实践表明，若将所述第一照明驱动的输出与第二照明驱动的输出均直接与负载连接的话，则两个驱动电路之间会产生干扰，比如，在故障消除以后，有可能受到第二照明驱动的影响，导致正常照明线路无法接通。在本发明的一个优选实施例中，所述第一照明驱动的输出与第二照明驱动的功率输出单元的输出端连接，更优选地，两个输出端之间采用耦合器进行隔离。

本发明无需增加照明灯具，也无需改变现有的灯具驱动，仅在现有驱动的基础上增加应急照明驱动，且控制应急驱动电源的输出功率为可设置的恒定输出功率，以适配不同的照明负载。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼恒功率输出的应急驱动的照明装置，其特征在于，包括第一照明驱动、第二照明驱动及照明负载，所述第二照明驱动包括电池、应急转换控制开关、功率输出单元、恒功率控制单元和第一采样电路，所述应急转换控制开关用于连接所述电池与功率输出单元，所述第一照明驱动的输出和第二照明驱动的功率输出单元均与所述照明负载连接，所述应急转换控制开关为常开状态，当所述第一照明驱动停止工作时，所述应急转换控制开关由打开状态切换为闭合状态；

所述第一采样电路用于对所述照明负载的电压信息和/或电流信息进行采样，所述恒功率控制单元的输入端与所述第一采样电路的输出端连接，所述恒功率控制单元的输出端与所述功率输出单元连接，以控制所述功率输出单元的输出功率恒定。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述电池为蓄电池，所述照明装置还包括用于给所述蓄电池充电的AC/DC充电单元。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一照明驱动的输出端与第二照明驱动的功率输出单元的输出端之间通过耦合器连接。

4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述AC/DC充电单元包括输入滤波器、整流滤波器和高频变换器，所述输入滤波器的输入端与三相交流电源连接，所述输入滤波器的输出端与整流滤波器的输入端连接，所述整流滤波器的输出端与高频变换器的输入端连接，所述高频变换器输出恒压直流。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二照明驱动还包括用于设置恒定输出功率的功率设置单元，所述功率设置单元的输出端与所述恒功率控制单元的输入端连接。

6.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括电池管理系统和第二采样电路，所述第二采样电路用于对所述AC/DC充电单元和电池的电压信息和/或电流信息进行采样，所述电池管理系统根据所述第二采样电路的采样结果控制所述AC/DC充电单元对电池充电。

7.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述功率设置单元采用电子、数字或机械开关设置方式。

8.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述功率设置单元采用无线通信方式。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括外壳体，所述第一照明驱动、第二照明驱动及照明负载均设置在所述壳体内。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的照明装置，其特征在于，所述应急转换控制开关包括MOS管、可控硅晶闸管、电磁阀或接触器。