CN110429705A - 一种自带ups的集成式电子信息交互装置 - Google Patents

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    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Abstract

本发明公开了一种自带UPS的集成式电子信息交互装置，包括：第一电池包由若干个电池组并联组成；电压电流检测模块接在每个电池组的正极和第一AC/DC转换器的直流端之间；第一开关接在电压电流检测模块和第一电池组之间；第二开关接在第一电池组的负极和第一DC/AC转换器的直流端之间；第三开关与第二开关并联；第一线圈开关的线圈端子悬空，第一线圈开关的触点端子接在第二开关两端；第二线圈开关的线圈端子串联在电池组负极与第二开关之间，第二线圈开关的触点端子接在与第二电池组的第二开关两端；以电池组的形式依次放电，将UPS原电池的老化程度以及损耗情况控制在小组单位中，改善了UPS部分电池老化速度过快的问题，提升对交互装置供电稳定性。

Description

一种自带UPS的集成式电子信息交互装置
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种自带UPS的集成式电子信息交互装置。
背景技术
目前，电子信息交互装置广泛应用在各大领域，特别是办公大厅，客户通过电子信息交互装置进行自助式业务办理，而针对重要信息处理的交互装置，需要配备UPS，以防断电而使得处理信息丢失。
UPS即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与信息交互装置相连接，通过信息交互装置逆变器等模块电路将直流电转换城市电的系统设备。主要用于给电子信息交互装置提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给交互装置本体使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向交互装置本体继续供应220V交流电，使交互装置本体维持正常工作并保护交互装置本体软、硬件不受损坏。
UPS的电池充电时，每个串联起来的原电池都被充电。原电池性能稍微不同就会导致有些原电池充电电压比别的原电池高，这部分电池就会提前老化，或提前充电完成，导致其他整个电池组提前充电完成。而UPS的电池放电时，所有的电池均进行放电，加剧了部分电池的老化程度，或提前放电结束，导致其他整个电池组提前放电结束。
不管是电池组的提前老化或者提前充放电结束，都会导致UPS运行不稳定，从而影响对电子信息交互装置电源支撑的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种自带UPS的集成式电子信息交互装置，以改善现有技术中UPS部分电池老化速度和充放电过快而造成供电不稳定的技术问题。
本发明实施例提供了一种自带UPS的集成式电子信息交互装置，包括：
第一电池包，由若干个电池组互相并联组成；
第一电压电流检测模块，接在每个电池组的正极和第一AC/DC转换器的直流端之间；
第一开关，接在第一电压电流检测模块和第一电池组之间；
第二开关，接在第一电池组的负极和第一DC/AC转换器的直流端之间；
第三开关，与第二开关并联；
第一线圈开关，其线圈端子悬空，第一线圈开关的触点端子接在第二开关两端；
第二线圈开关，其线圈端子串联在第一电池组负极与第二开关之间，第二线圈开关的触点端子接在与第二电池组的第二开关两端；第二电池组与第一电池组相邻；
交互装置本体，其连接在DC/AC转换器的输出端。
可选地，第三开关在市电正常供电时常闭；
第三开关在市电断电时常开。
可选地，第二线圈开关的线圈端子与第一电压电流检测模块的输出端连接。
可选地，第一电池组的第二开关与第二电池组的第二线圈开关的线圈端子连接。
可选地，当第一电压电流检测模块检测到电流小于0.3CA且电压达到相应的放电终止电压时，第二线圈开关断开，使第二电池组的第二开关闭合。
可选地，还包括：
控制器，与第一电压电流检测模块以及第二线圈开关的线圈端子连接，记录当前若干个电池组的第一放电顺序，并且根据第一放电顺序调整下一次若干个电池组的第二放电顺序。
可选地，第一放电顺序为正序，第二放电顺序为倒序。
可选地，当第一电压电流检测模块检测到电流大于0.7CA时，控制器控制相邻电池组的第二开关闭合，使第二电池组放电。
可选地，还包括：第二电池包，与第一电池包并联；
第四开关，接在第一DC/AC转换器的交流端与交互装置本体之间；
第三线圈开关，其线圈端子悬空，第三线圈开关的触点端子接在第四开关两端；
第四线圈开关，其线圈端子串联在第一DC/AC转换器和第四开关之间，第四线圈开关的触点端子接在第二电池包的第四开关两端。
本发明实施例的有益效果：
1、以电池组的形式依次放电，将UPS原电池的老化程度以及损耗情况控制在小组单位中，只需对高频充放电的电池组进行更换以确保UPS电源的性能，改善了UPS部分电池老化和充放电速度过快的问题，提升UPS对电子信息交互装置供电稳定性。
2、第一电压电流检测模块通过第二线圈开关控制第二电池组的第二开关闭合，使第二电池组放电，从而减小第一电池组的放电电流，避免第一电池组由于放电电流过大导致电池加速老化，以均衡网络中各个UPS的供电均衡性，提升整个UPS供电网络的供电稳定性。
3、当第一电池组在放电一段时间过后，放电电流下降至0.3CA，并且电压也随之下降至相应放电终止电压时，为避免过放电，第一电压电流检测模块控制第一开关断开，相当于第二线圈开关的触点端子断开，使第二电池组开始放电，实现UPS电池包内的电池组自动有序放电，提升UPS供电网络的续航能力，为电子交互装置提供更长的电源支撑。
4、控制器控制放电策略，使相邻两次放电顺序均不相同，避免UPS每组电池的放电频率差距过大。
5、某些信息交互装置功率较高，第一电池组供电时电流过大，例如超过0.7CA，容易加速电池老化，控制器控制第二电池组的第二开关闭合，使其一同放电，减小当前电池组的放电电流，从而优化放电曲线，提升网络中各个UPS的整体充放电效率和续航能力，为电子信息交互装置提供用电保障。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例中一种自带UPS的集成式电子信息交互装置并网的结构图；
图2为本发明实施例中一种逆变器的结构图；
图3为本发明实施例中一种自带UPS的集成式电子信息交互装置在市电正常供电情况下的电池包结构示意图；
图4为本发明实施例中一种自带UPS的集成式电子信息交互装置在市电断电情况下的电池包结构示意图；
图5为本发明实施例中另一种自带UPS的集成式电子信息交互装置在市电断电情况下的电池包结构示意图；
1-市电，2-UPS电源壳体，3-逆变器，4-电压电流检测模块，5-第一电池包，6-辅助电源接口，7-电压电流检测模块，8-第二电池包，L1-第一交互装置本体，L2-第二交互装置本体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。
本发明实施例提供了一种自带UPS的集成式电子信息交互装置，如图1至图4所示，包括：第一电池包5，第一电压电流检测模块511，第一开关Ks1，第二开关KM11’，第三开关Ka，第一线圈开关KM11和第二线圈开关KM12，其中：第一电池包5由若干个电池组51、52、53……互相并联组成；第一电压电流检测模块接在每个电池组的正极和第一AC/DC转换器31的直流端之间；第一开关Ks1接在第一电压电流检测模块511和第一电池组51之间；第二开关KM11’接在第一电池组51的负极和第一DC/AC转换器32的直流端之间；第三开关Ka与第二开关KM11’并联；第一线圈开关KM11的线圈端子悬空，第一线圈开关KM11的触点端子接在第二开关KM11’两端；第二线圈开关KM12的线圈端子串联在第一电池组51负极与第二开关KM11’之间，第二线圈开关KM12的触点端子接在与第二电池组52的第二开关KM12’两端；第二电池组52与第一电池组51相邻。
在本实施例中，在市电正常供电的情况下，所有电池包均接通电源进行充电；在UPS电源充电完成后，开关K1、开关K2闭合，使UPS电源进入待机状态。在市电断电的情况下，如图3所示，由于第一线圈开关KM11的线圈端子悬空，第二开关KM11’处于常闭状态，第一电池包中仅第一电池组51进行供电。当第二线圈开关KM12两端电压下降至开关阈值，其触点端子闭合，即第二电池组52的第二开关KM12’闭合，此时第二电池组52接入回路进行供电。在具体实施例中，第一电压电流检测模块511包括检测单元以及控制单元，其中，控制单元与第一开关Ks1连接，控制单元根据检测单元检测到的电压和/或电流控制第一开关Ks1的通断。在具体实施方式中，控制单元为线圈开关。
交互装置本体连接在DC/AC转换器的输出端，当市电断电时，以电池组的形式依次放电，将UPS原电池的老化程度以及损耗情况控制在小组单位中，只需对高频充放电的电池组进行更换以确保UPS电源的性能，改善了UPS部分电池老化和充放电速度过快的问题，避免提前放电结束，影响UPS对电子信息交互装置的续航能力。
作为可选的实施方式，第三开关在市电正常供电时常闭；第三开关在市电断电时常开。
在本实施例中，市电正常供电时，所有UPS的电池均处于充电状态。
作为可选的实施方式，第二线圈开关的线圈端子与第一电压电流检测模块的输出端连接。
在本实施例中，第一电压电流检测模块511控制第二线圈开关KM12的开关状态。当第一组电池组的放电电流大于3CA时，第一电压电流检测模块511通过第二线圈开关控制第二电池组的第二开关闭合，使第二电池组放电，从而减小第一电池组的放电电流，避免第一电池组由于放电电流过大导致电池加速老化。在具体实施例中，第二电池组的第一电压电流检测模块控制第三电池组的第二开关通断，以保护第二电池组内的电池放电电流过大导致电池加速老化，避免电池组提前放电结束。
作为可选的实施方式，第一电池组的第二开关与第二电池组的第二线圈开关的线圈端子连接。
在本实施例中，如图5所示，第二电池组的第二线圈开关由第一电池组的第二开关控制通断，在第一电池组的电压和/或电流过低时，第一电压电流检测模块控制第一开关Ks1断开，第二开关KM11’中无电流通过，此时第二电池组的第二线圈开关的线圈端子处于悬空状态，其触点端子闭合，第三电池组的第二开关闭合，以此实现电池组的有序放电，以均衡网络中各个UPS的供电均衡性，提升整个UPS供电网络的供电稳定性。
作为可选的实施方式，当第一电压电流检测模块检测到电流小于0.3CA且电压达到相应的放电终止电压时，第二线圈开关断开，使第二电池组的第二开关闭合。
在本实施例中，当第一电池组在放电一段时间过后，放电电流下降至0.3CA，并且电压也随之下降至相应放电终止电压时，为避免过放电，第一电压电流检测模块控制第一开关断开，相当于第二线圈开关的触点端子断开，使第二电池组开始放电，实现UPS电池包内的电池组自动有序放电，提升UPS供电网络的续航能力，为电子交互装置提供更长的电源支撑。
作为可选的实施方式，还包括：控制器，与第一电压电流检测模块以及第二线圈开关的线圈端子连接，记录当前若干个电池组的第一放电顺序，并且根据第一放电顺序调整下一次若干个电池组的第二放电顺序。
在本实施例中，控制器控制放电策略，使相邻两次放电顺序均不相同，避免UPS每组电池的放电频率差距过大。在具体实施例中，控制器采用单片机，例如AT89S51，其包括继电器控制模块和32KB数据存储器模块，能够实现数据存储及输出控制。
作为可选的实施方式，第一放电顺序为正序，第二放电顺序为倒序。
在本实施例中，第一放电顺序为第一电池组、第二电池组、第三电池组、……、第N电池组依次放电，第二放电顺序与第一放电顺序相反。
作为可选的实施方式，当第一电压电流检测模块检测到电流大于0.7CA时，控制器控制相邻电池组的第二开关闭合，使相邻电池组放电。
在本实施例中，某些信息交互装置功率较高，第一电池组供电时电流过大，例如超过0.7CA，容易加速电池老化，控制器控制第二电池组的第二开关闭合，使其一同放电，减小当前电池组的放电电流。在具体实施例中，若两组电池组的电流仍然过大，控制器控制第三电池组的第二开关闭合，使其放电。在具体实施方式中，线圈开关的触点端子在线圈端子悬空状态下为常闭，当线圈端子两端电压超过线圈开关阈值，铁芯与衔铁直接的磁力大于弹簧的弹力，触点端子断开。通过在线圈端子两端并联一个二极管或三极管调整线圈开关阈值。
作为可选的实施方式，还包括：第二电池包8，与第一电池包5并联；第四开关KM21’，接在第一DC/AC转换器31的交流端与交互装置本体L1之间；第三线圈开关KM21，其线圈端子悬空，第三线圈开关KM21的触点端子接在第四开关KM21’两端；第四线圈开关KM22，其线圈端子串联在第一DC/AC转换器31和第四开关KM21’之间，第四线圈开关KM22的触点端子接在第二电池包8的第四开关KM22’两端。
在本实施例中，网络中每台信息交互装置均配置一个或一个以上的UPS电源以确保其能够稳定运行，由于每台信息交互装置在实际运行中进程数不同，导致每台信息交互装置的功耗也不同，工作时间也各不相同，大功耗信息交互装置的UPS电源在电流过高的情况下，或者长时间使用的情况下，如图1所示，调用小功耗信息交互装置或闲置的UPS电源为其进行供电，也就是通过UPS电源的并联共用，提升UPS电源的整体使用率，优化放电曲线，提升网络中各个UPS的整体充放电效率和续航能力，为电子信息交互装置提供用电保障。
网络中各个UPS电源间的控制方式参见前述实施方式，此处不再赘述，控制过程中，可以将第一个UPS电源理解成第一电池组、第二个UPS电源理解成第二电池组，…以此类推；KM21对应于KM11，KM21’ 对应于KM11’， KM22对应于KM12，KM22’ 对应于KM12’， …以此类推。
上述技术方案中，所述DC/AC转换器的输出端连接一母接头，所述母接头以可拆卸的方式安装在UPS壳体上，所述交互装置本体的电源输入端通过一公接头插拔连接至所述母接头，从而便于接线。所述公接头上的接线端子由易熔断的金属材料制成，具体的，接线端子可以设置为间隔式的插脚或插片结构，当单个信息交互装置本体发生短路过载等故障时，为了不影响其他设备的正常使用，接线端子首先会被熔断，以切断发生故障的设备，从而保护其他设备。由于接线端子中含有熔断材料，在电流过载时，插接头会熔断在母接头中，因此本实施例中将母接头设置成可拆卸式，便于更换维修。
由上所述，本发明中，以电池组的形式依次放电，将UPS原电池的老化程度以及损耗情况控制在小组单位中，只需对高频充放电的电池组进行更换以确保UPS电源的性能，改善了UPS部分电池老化和充放电速度过快的问题，提升UPS对电子信息交互装置供电稳定性。同时，第一电压电流检测模块通过第二线圈开关控制第二电池组的第二开关闭合，使第二电池组放电，从而减小第一电池组的放电电流，避免第一电池组由于放电电流过大导致电池加速老化，以均衡网络中各个UPS的供电均衡性，提升整个UPS供电网络的供电稳定性。
当第一电池组在放电一段时间过后，放电电流下降至0.3CA，并且电压也随之下降至相应放电终止电压时，为避免过放电，第一电压电流检测模块控制第一开关断开，相当于第二线圈开关的触点端子断开，使第二电池组开始放电，实现UPS电池包内的电池组自动有序放电，提升UPS供电网络的续航能力，为电子交互装置提供更长的电源支撑。
另一方面，控制器控制放电策略，使相邻两次放电顺序均不相同，避免UPS每组电池的放电频率差距过大。某些信息交互装置功率较高，第一电池组供电时电流过大，例如超过0.7CA，容易加速电池老化，控制器控制第二电池组的第二开关闭合，使其一同放电，减小当前电池组的放电电流，从而优化放电曲线，提升网络中各个UPS的整体充放电效率和续航能力，为电子信息交互装置提供用电保障。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，包括：
第一电池包，由若干个电池组互相并联组成；
第一电压电流检测模块，接在第一电池组的正极和第一AC/DC转换器的直流端之间；
第一开关，接在所述第一电压电流检测模块和第一电池组之间；
第二开关，接在所述第一电池组的负极和第一DC/AC转换器的直流端之间；
第三开关，与所述第二开关并联；
第一线圈开关，其线圈端子悬空，所述第一线圈开关的触点端子接在所述第二开关两端；
第二线圈开关，其线圈端子串联在所述第一电池组负极与所述第二开关之间，所述第二线圈开关的触点端子接在与第二电池组的第二开关两端；所述第二电池组与所述第一电池组相邻；以及
交互装置本体，其连接在DC/AC转换器的输出端。
2.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，所述第三开关在市电正常供电时常闭；
所述第三开关在所述市电断电时常开。
3.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，所述第二线圈开关的所述线圈端子与所述电压电流检测模块的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，所述第一电池组的所述第二开关与所述第二电池组的第二线圈开关的线圈端子连接。
5.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，当所述第一电压电流检测模块检测到电流小于0.3CA且电压达到相应的放电终止电压时，所述第二线圈开关断开，使所述第二电池组的第二开关闭合。
6.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，还包括：
控制器，与所述电压电流检测模块以及所述第二线圈开关的线圈端子连接，记录当前所述若干个电池组的第一放电顺序，并且根据所述第一放电顺序调整下一次所述若干个电池组的第二放电顺序。
7.根据权利要求6所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，所述第一放电顺序为正序，所述第二放电顺序为倒序。
8.根据权利要求6所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，当所述第一电压电流检测模块检测到电流大于0.7CA时，所述控制器控制相邻电池组的第二开关闭合，使所述第二电池组放电。
9.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，其特征在于，还包括：第二电池包，与所述第一电池包并联；
第四开关，接在所述第一DC/AC转换器的交流端与交互装置本体之间；
第三线圈开关，其线圈端子悬空，所述第三线圈开关的触点端子接在所述第四开关两端；
第四线圈开关，其线圈端子串联在所述第一DC/AC转换器和所述第四开关之间，所述第四线圈开关的触点端子接在所述第二电池包的第四开关两端。
10.根据权利要求1所述的自带UPS的集成式电子信息交互装置，所述DC/AC转换器的输出端连接一母接头，所述母接头以可拆卸的方式安装在UPS壳体上，所述交互装置本体的电源输入端通过一公接头插拔连接至所述母接头，且所述公接头上的接线端子由易熔断的金属材料制成。
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