CN110165771A - 一种开关电源电池管理系统及稳压方法 - Google Patents

一种开关电源电池管理系统及稳压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开关电源电池管理系统及稳压方法，包括电池检测单元、电池控制系统和电池工作监控系统，所述电池控制系统包括中央处理模块，所述中央处理模块分别与检测数据处理模块和检测数据对比单元实现双向连接，本发明涉及电力管理技术领域。该开关电源电池管理系统及稳压方法，实现了对开关电池的工作情况进行详细的了解和管理，很好的达到了通过对电池的电压、电流、电量以及历史充放电情况进行全方位分析诊断，来使人们能够很好的了解备用电池使用情况的目的，实现了通过对备用电池进行及时了解，来快速排除由于备用电池不能正常工作导致开关电源安全事故的发生，大大提高了开关电源的安全性。

Description

一种开关电源电池管理系统及稳压方法
技术领域
本发明涉及电力管理技术领域，具体为一种开关电源电池管理系统及稳压方法。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式，开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器、电子冰向、液晶显示器、LED灯具、通讯设备、视听产品、安防监控、LED灯带、电脑机向、数码产品和仪器类等领域，开关电源主要由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源四大部份组成，其中辅助电源可实现电源的软件启动，为保护电路和控制电路工作供电。
目前的辅助电源大多是蓄电池配合充放电电路模组，来实现为开关电源内的其他元器件供电，然而，现有的备用电池只设有单一的电流通断保护开关，不能实现对开关电池的工作情况进行详细的了解和管理，无法达到通过对电池的电压、电流、电量以及历史充放电情况进行全方位分析诊断，来使人们能够很好的了解备用电池使用情况的目的，不能实现通过对备用电池进行及时了解，来快速排除由于备用电池不能正常工作导致开关电源安全事故的发生，大大降低了开关电源的安全性，从而给开关电源的正常使用带来了极大的不便。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种开关电源电池管理系统及稳压方法，解决了现有的备用电池只设有单一的电流通断保护开关，不能实现对开关电池的工作情况进行详细的了解和管理，无法达到通过对电池的电压、电流、电量以及历史充放电情况进行全方位分析诊断，来使人们能够很好的了解备用电池使用情况的目的，不能实现通过对备用电池进行及时了解，来快速排除由于备用电池不能正常工作导致开关电源安全事故的发生，大大降低了开关电源安全性的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种开关电源电池管理系统，包括电池检测单元、电池控制系统和电池工作监控系统，所述电池控制系统包括中央处理模块，所述中央处理模块分别与检测数据处理模块和检测数据对比单元实现双向连接，且检测数据对比单元与对比数据提取模块实现双向连接，所述对比数据提取模块与对比数据编辑模块实现双向连接，且中央处理模块分别与检测数据库模块、电池工作分析单元和电池性能评估单元实现双向连接，所述检测数据库模块分别与对比数据提取模块和电池性能评估单元实现双向连接，且中央处理模块分别与充电控制模块和电池安全保护控制模块实现双向连接，所述电池工作监控系统包括电池检测数据显示模块和电池安全预警单元，且电池检测数据显示模块与电池安全预警单元实现双向连接。
优选的，所述电池检测数据显示模块和电池安全预警单元均与中央处理模块实现双向连接，且中央处理模块与电池检测单元实现双向连接。
优选的，所述电池检测单元包括工作电压检测模块、工作电流检测模块和电量检测模块，且电池检测单元与检测数据处理模块实现双向连接。
优选的，所述检测数据对比单元包括工作电流对比模块、工作电压对比模块和存储电量对比模块，所述工作电流对比模块的输出端与工作电压对比模块的输入端连接，且工作电压对比模块的输出端与存储电量对比模块的输入端连接。
优选的，所述电池工作分析单元包括电池工作综合分析模块、电池电量分析模块、电压分析模块和电流分析模块，所述电池工作综合分析模块分别与电池电量分析模块、电压分析模块和电流分析模块实现双向连接。
优选的，所述电池性能评估单元包括电池性能评估表绘制模块、历史检测数据提取模块、历史充电时间分析模块、电池输出功率评估模块、电池输出电压分析模块、电池性能综合评估模块。
优选的，所述电池性能评估表绘制模块分别与历史检测数据提取模块、历史充电时间分析模块、电池输出功率评估模块、电池输出电压分析模块、电池性能综合评估模块实现双向连接。
优选的，所述电池安全预警单元包括微处理模块、电池评估表打印模块、电池手动通断控制模块、电池故障报警模块和电池老化评估警示模块。
优选的，所述微处理模块分别与电池评估表打印模块、电池手动通断控制模块、电池故障报警模块和电池老化评估警示模块实现双向连接。
本发明还公开了一种开关电源的稳压方法，具体包括以下步骤：
S1、冲击电流限幅：首先通过开关电源内的主控电路限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流；
S2、过滤杂波：然后通过输入滤波器过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网；
S3、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电；
S4、逆变：通过高频开关电源将步骤S3整流后的直流电变为高频交流电；
S5、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源；
S6、控制、检测和备用供电：通过控制电路从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，同时根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施，通过检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据，同时通过启动开关电源内的电池实现电源的软件启动，为保护电路和控制电路工作供电。
(三)有益效果
本发明提供了一种开关电源电池管理系统及稳压方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该开关电源电池管理系统及稳压方法，通过在包括电池检测单元、电池控制系统和电池工作监控系统，电池控制系统包括中央处理模块，中央处理模块分别与检测数据处理模块和检测数据对比单元实现双向连接，且检测数据对比单元与对比数据提取模块实现双向连接，对比数据提取模块与对比数据编辑模块实现双向连接，且中央处理模块分别与检测数据库模块、电池工作分析单元和电池性能评估单元实现双向连接，检测数据库模块分别与对比数据提取模块和电池性能评估单元实现双向连接，且中央处理模块分别与充电控制模块和电池安全保护控制模块实现双向连接，电池工作监控系统包括电池检测数据显示模块和电池安全预警单元，且电池检测数据显示模块与电池安全预警单元实现双向连接，可实现通过在备用电池内设有电流通断保护开关的同时，并安装电池电流、电压、电量和智能分析系统，来对电池进行全方位的智能化管理，实现了对开关电池的工作情况进行详细的了解和管理，很好的达到了通过对电池的电压、电流、电量以及历史充放电情况进行全方位分析诊断，来使人们能够很好的了解备用电池使用情况的目的，实现了通过对备用电池进行及时了解，来快速排除由于备用电池不能正常工作导致开关电源安全事故的发生，大大提高了开关电源的安全性，从而保证了开关电源的正常使用。
(2)、该开关电源电池管理系统及稳压方法，通过在电池工作分析单元包括电池工作综合分析模块、电池电量分析模块、电压分析模块和电流分析模块，电池工作综合分析模块分别与电池电量分析模块、电压分析模块和电流分析模块实现双向连接，可实现对电池检测对比后的数据进行很好的全方位分析，并判断开关电源内的备用电池是否达到正常工作要求。
(3)、该开关电源电池管理系统及稳压方法，通过在电池安全预警单元包括微处理模块、电池评估表打印模块、电池手动通断控制模块、电池故障报警模块和电池老化评估警示模块，微处理模块分别与电池评估表打印模块、电池手动通断控制模块、电池故障报警模块和电池老化评估警示模块实现双向连接，可实现对电池的工作情况进行显示交互，人们只需通过交互界面即可实现对备用电池的工作情况进行全方位的了解，若出现不正常工作可立即进行更换。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理框图；
图2为本发明电池工作分析单元的结构原理框图；
图3为本发明电池性能评估单元的结构原理框图；
图4为本发明电池安全预警单元的结构原理框图；
图5为本发明稳压方法的流程图。
图中，1电池检测单元、11工作电压检测模块、12工作电流检测模块、13电量检测模块、2电池控制系统、21中央处理模块、22检测数据处理模块、23检测数据对比单元、231工作电流对比模块、232工作电压对比模块、233存储电量对比模块、24对比数据提取模块、25检测数据库模块、26电池工作分析单元、261电池工作综合分析模块、262电池电量分析模块、263电压分析模块、264电流分析模块、27电池性能评估单元、271电池性能评估表绘制模块、272历史检测数据提取模块、273历史充电时间分析模块、274电池输出功率评估模块、275电池输出电压分析模块、276电池性能综合评估模块、28充电控制模块、29电池安全保护控制模块、3电池工作监控系统、31电池检测数据显示模块、32电池安全预警单元、321微处理模块、322电池评估表打印模块、323电池手动通断控制模块、324电池故障报警模块、325电池老化评估警示模块、4对比数据编辑模块。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种开关电源电池管理系统，包括电池检测单元1、电池控制系统2和电池工作监控系统3，电池控制系统2包括中央处理模块21，中央处理模块21分别与检测数据处理模块22和检测数据对比单元23实现双向连接，且检测数据对比单元23与对比数据提取模块24实现双向连接，对比数据提取模块24与对比数据编辑模块4实现双向连接，且中央处理模块21分别与检测数据库模块25、电池工作分析单元26和电池性能评估单元27实现双向连接，检测数据库模块25分别与对比数据提取模块24和电池性能评估单元27实现双向连接，且中央处理模块21分别与充电控制模块28和电池安全保护控制模块29实现双向连接，电池工作监控系统3包括电池检测数据显示模块31和电池安全预警单元32，且电池检测数据显示模块31与电池安全预警单元32实现双向连接，电池检测数据显示模块31和电池安全预警单元32均与中央处理模块21实现双向连接，且中央处理模块21与电池检测单元1实现双向连接，电池检测单元1包括工作电压检测模块11、工作电流检测模块12和电量检测模块13，且电池检测单元1与检测数据处理模块22实现双向连接，检测数据对比单元23包括工作电流对比模块231、工作电压对比模块232和存储电量对比模块233，工作电流对比模块231的输出端与工作电压对比模块232的输入端连接，且工作电压对比模块232的输出端与存储电量对比模块233的输入端连接，电池工作分析单元26包括电池工作综合分析模块261、电池电量分析模块262、电压分析模块263和电流分析模块264，电池工作综合分析模块261分别与电池电量分析模块262、电压分析模块263和电流分析模块264实现双向连接，电池性能评估单元27包括电池性能评估表绘制模块271、历史检测数据提取模块272、历史充电时间分析模块273、电池输出功率评估模块274、电池输出电压分析模块275、电池性能综合评估模块276，电池性能评估表绘制模块271分别与历史检测数据提取模块272、历史充电时间分析模块273、电池输出功率评估模块274、电池输出电压分析模块275、电池性能综合评估模块276实现双向连接，电池安全预警单元32包括微处理模块321、电池评估表打印模块322、电池手动通断控制模块323、电池故障报警模块324和电池老化评估警示模块325，微处理模块321分别与电池评估表打印模块322、电池手动通断控制模块323、电池故障报警模块324和电池老化评估警示模块325实现双向连接。
本发明还公开了一种开关电源的稳压方法，具体包括以下步骤：
S1、冲击电流限幅：首先通过开关电源内的主控电路限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流；
S2、过滤杂波：然后通过输入滤波器过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网；
S3、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电；
S4、逆变：通过高频开关电源将步骤S3整流后的直流电变为高频交流电；
S5、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源；
S6、控制、检测和备用供电：通过控制电路从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，同时根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施，通过检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据，同时通过启动开关电源内的电池实现电源的软件启动，为保护电路和控制电路工作供电。
工作时，电池检测单元1内的工作电压检测模块11、工作电流检测模块12和电量检测模块13分别对开关电源内部的电池进行电压、电流和电量进行检测，并将检测的数据传输至电池控制系统的检测数据处理模块22内，中央处理模块21会控制检测数据处理模块22对检测的电流、电压和电量数据进行分类文本数据处理，然后将处理后的数据传送至检测数据对比单元23内，工作电流对比模块231、工作电压对比模块232和存储电量对比模块233分别通过对比数据提取模块24向检测数据库模块25或对比数据编辑模块4提取标准对比数据，与检测数据进行实时对比，并将对比的电压、电流和电量信息传送至中央处理模块21，之后中央处理模块21会控制电池工作分析单元26内的电压分析模块263、电流分析模块264和电池电量分析模块262分别对对比的结构进行电压、电流和电量的分析，并通过电池工作综合分析模块261进行综合分析，若分析出电池控制线路存在过压、过流、欠压或漏电危险情况时，中央处理模块21会控制电池安全保护控制模块29断开电路进行自动保护，若检测到电池内电量过低时，中央处理模块21会控制充电控制模块28将电池与外界输入电源进行连接充电，充电结束后自动断开，分析结果可传送至电池性能评估单元27内进行电池的智能评估处理。
电池性能评估单元27内的历史检测数据提取模块272可向检测数据库提取历史检测评估数据，然后通过历史充电时间分析模块273、电池输出功率评估模块274和电池输出电压分析模块275分别对本次充电时间、输出功率和输出电压进行分析评估处理，之后电池性能综合评估模块276可对电池进行综合分析处理，最后电池性能评估表绘制模块271可绘制出本次使用的电池性能评估表格，之后用户可通过电池工作监控系统3内的电池检测数据显示模块31进行实时观察和评估，同时电池安全预警单元32内的微处理模块321控制电池故障报警模块324会进行故障报警，电池评估表打印模块322进行打印，若评估结果为电池已老化，电池老化评估警示模块325进行自动警示，用户可通过电池手动通断控制模块323控制整个电池的工作，这样就完成了该开关电源电池管理系统的整个工作过程。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种开关电源电池管理系统，包括电池检测单元(1)、电池控制系统(2)和电池工作监控系统(3)，其特征在于：所述电池控制系统(2)包括中央处理模块(21)，所述中央处理模块(21)分别与检测数据处理模块(22)和检测数据对比单元(23)实现双向连接，且检测数据对比单元(23)与对比数据提取模块(24)实现双向连接，所述对比数据提取模块(24)与对比数据编辑模块(4)实现双向连接，且中央处理模块(21)分别与检测数据库模块(25)、电池工作分析单元(26)和电池性能评估单元(27)实现双向连接，所述检测数据库模块(25)分别与对比数据提取模块(24)和电池性能评估单元(27)实现双向连接，且中央处理模块(21)分别与充电控制模块(28)和电池安全保护控制模块(29)实现双向连接，所述电池工作监控系统(3)包括电池检测数据显示模块(31)和电池安全预警单元(32)，且电池检测数据显示模块(31)与电池安全预警单元(32)实现双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池检测数据显示模块(31)和电池安全预警单元(32)均与中央处理模块(21)实现双向连接，且中央处理模块(21)与电池检测单元(1)实现双向连接。
3.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池检测单元(1)包括工作电压检测模块(11)、工作电流检测模块(12)和电量检测模块(13)，且电池检测单元(1)与检测数据处理模块(22)实现双向连接。
4.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述检测数据对比单元(23)包括工作电流对比模块(231)、工作电压对比模块(232)和存储电量对比模块(233)，所述工作电流对比模块(231)的输出端与工作电压对比模块(232)的输入端连接，且工作电压对比模块(232)的输出端与存储电量对比模块(233)的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池工作分析单元(26)包括电池工作综合分析模块(261)、电池电量分析模块(262)、电压分析模块(263)和电流分析模块(264)，所述电池工作综合分析模块(261)分别与电池电量分析模块(262)、电压分析模块(263)和电流分析模块(264)实现双向连接。
6.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池性能评估单元(27)包括电池性能评估表绘制模块(271)、历史检测数据提取模块(272)、历史充电时间分析模块(273)、电池输出功率评估模块(274)、电池输出电压分析模块(275)、电池性能综合评估模块(276)。
7.根据权利要求6所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池性能评估表绘制模块(271)分别与历史检测数据提取模块(272)、历史充电时间分析模块(273)、电池输出功率评估模块(274)、电池输出电压分析模块(275)、电池性能综合评估模块(276)实现双向连接。
8.根据权利要求1所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述电池安全预警单元(32)包括微处理模块(321)、电池评估表打印模块(322)、电池手动通断控制模块(323)、电池故障报警模块(324)和电池老化评估警示模块(325)。
9.根据权利要求8所述的一种开关电源电池管理系统及稳压方法，其特征在于：所述微处理模块(321)分别与电池评估表打印模块(322)、电池手动通断控制模块(323)、电池故障报警模块(324)和电池老化评估警示模块(325)实现双向连接。
10.一种开关电源的稳压方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、冲击电流限幅：首先通过开关电源内的主控电路限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流；
S2、过滤杂波：然后通过输入滤波器过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网；
S3、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电；
S4、逆变：通过高频开关电源将步骤S3整流后的直流电变为高频交流电；
S5、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源；
S6、控制、检测和备用供电：通过控制电路从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，同时根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施，通过检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据，同时通过启动开关电源内的电池实现电源的软件启动，为保护电路和控制电路工作供电。
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