CN110797934B - 一种监测电池熔丝电路和电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种监测电池熔丝电路和电源系统，其应用于电气设备状态维修技术领域。所述电路包括：第一电池熔丝、电源单元、电池组和电流检测电路，电源单元，用于为负载供电；电池组，用于在电源单元停止供电时为负载供电；第一电池组熔丝连接在电源单元和电池组之间，用于保护电源单元为电池组充电；电流检测电路，与电源单元和电池组中的一个进行并联，用于检测电路中的电流，并且根据电流变化情况判断第一电池熔丝是否发生熔断。本申请通过电流检测电路来检测电路中电流是否发生变化，来精准判断当前电池熔丝的通断状态，从而避免现有技术中采用检测电压的方法而无法准确判断前电池熔丝的通断状态的问题。

Description

一种监测电池熔丝电路和电源系统

技术领域

本发明涉及电气设备状态维修技术领域，尤其涉及一种监测电池熔丝电路和电源系统。

背景技术

基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分，全球在网基站数量超过500万个，随着5G的发展基站数量将再次大幅增加。

如图1所示，为现有技术中一种电源系统，负载设备基站额定工作电压为-48V，是由交流电(alternating current，AC)/直流电(direct current，DC)通信电源供电。电源系统的主要功能是将市电输入的220V AC交流输入转化成-48V DC直流输出，为后端直流设备提供稳定可靠的供电和监控功能。

一般电源系统是由市电输入的，因此存在过欠压、闪断、停电等问题，为保障负载设备的供电连续性，该电源系统通常需要配置一定容量的-48V电池组50为设备备电，电池组50是保障负载连续工作的重要组成，监控单元40对电池组50的监控和管理非常重要。

电池组50通过直流配电单元30中的电池熔丝或空开(以下以“电池熔丝”为例)接入电池充放电回路。电池熔丝是一种保护电路元件，当电池充放电回路中的电流过大时，电池熔丝会断开电池充放电回路而中断大电流，以避免电源系统出现严重事故；当电池熔丝异常断开也将导致交流输入异常时，电池组50无法正常为设备备电而出现设备宕机。因此准确判断电池熔丝状态是电源系统重要的监控功能。

发明内容

为了克服上述问题，本申请的实施例提供了一种监测电池熔丝电路和电源系统。

为了达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种监测电池熔丝电路，包括：第一电池熔丝、电源单元、电池组和电流检测电路，

所述电源单元，用于为负载供电；

所述电池组，用于在所述电源单元停止供电时为所述负载供电；

所述第一电池组熔丝连接在所述电源单元和所述电池组之间，用于保护所述电源单元为所述电池组充电；

所述电流检测电路，与所述电源单元和所述电池组中的一个进行并联，用于检测电路中的电流，并且根据电流变化情况确定所述第一电池熔丝是否发生熔断。

本申请通过电流检测电路来检测电路中电流是否发生变化，来精准判断当前电池熔丝的通断状态，从而避免现有技术中采用检测电压的方法而无法准确判断前电池熔丝的通断状态的问题。

在另一个可能的实现中，所述监测电池熔丝电路还包括：脉冲开关电路，

所述脉冲开关电路连接在所述电流检测电路的一端上，用于控制所述电源单元和所述电池组中的一个与所述电流检测电路进行并联所构成的电路是否导通。通过增加脉冲开关电路，在不需要控制电流检测电路去检测电路中的电流时，断开这条回路，从而减少电源单元和电池组的电量消耗。

在另一个可能的实现中，所述脉冲开关电路包括二极管和MOS管，所述二极管和所述MOS管之间进行串联。

本申请通过将MOS管的栅极连接在CPU上，通过CPU发出高低电平的脉冲信号，来控制MOS管Q的通断状态，从而控制电流检测电路80来检测电路中的电流。

在另一个可能的实现中，所述监测电池熔丝电路还包括：第二电池熔丝，所述第二电池熔丝连接在所述电源单元和负载之间，用于保护所述电源单元为所述负载供电。

第二方面，本申请实施例还提供一种电源系统，包括如第一方面提供的各个可能的实现的监测电池熔丝电路、监控单元和负载。

附图说明

下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术中一种电源系统的结构示意图；

图2为现有技术中一种监测电池熔丝电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种监测电池熔丝电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种监测电池熔丝电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的在电池熔丝301处于闭合状态时等效电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的在电池熔丝301处于断开状态时等效电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种监测电池熔丝电路的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种脉冲开关电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

图2为现有技术中一种监测电池熔丝电路的结构示意图。如图2所示，该电路中包括电池熔丝301、电压检测单元60和分压电路70。在一个例子中，分压电路70包括电阻R1和电阻R2。

电池熔丝301串联在由整流单元20和电池组50构成的回路上；由电阻R1和电阻R2串联构成的分压电路70连接电池组50的两端上；电压检测单元60连接在分压电路70中的电阻R2两端上。

如果电池熔丝301处于闭合状态，此时整流单元20输出的直流电为电池组50正常充电和为负载正常供电。由于整流单元20输出的直流电为电池组50充电，所以电压检测单元60检测到的检测电压UM为整流单元20输出的直流电的电压UP在电阻R2上的分压(将此时检测单元60检测到的电压记为UM1)。

如果电池熔丝301处于断开状态时，此时整流单元20与电池组50断开，由电池组50为负载供电。所以电压检测单元60检测的检测电压UM是电池组50放电时的电压UB在R2上的分压(将此时检测单元60检测到的电压记为UM2)，根据监控逻辑，计算电压检测单元60在电池熔丝301处于闭合状态时检测的电压UM1与在电池熔丝301处于断开状态时检测的电压UM2之间的关系，确定监控单元40是否发出警告，详细如下：

1、当UM2＝0V时，此时表明电源系统中未安装电池组50，监控单元40不发出警告；

2、当UM1＝UM2，或UM1≈UM2时，此时监控单元40不会上报电池熔丝301断告警；

3、当UM1≠UM2时，此时监控单元40上报电池熔丝301断告警。

根据以上检测逻辑，如果电池熔丝301刚断开时，电池组50电压UB基本等于整流单元20输出的直流电的电压UP，此时电压检测单元60检测的检测电压UM满足条件(2)，监控单元40无法立即检测到电池熔丝301断告警，需要等电池组50进行放电，一直到放电到电压检测单元60检测的检测电压UM满足条件(3)(对于储电池来说，在不断放电的过程中，电压会不断的下降)时，才会上报电池熔丝301断告警。

因电池组50性能不同，有些电池组50自放电时间会达到15分钟以上才会上报熔丝断告警，导致客户无法实时检测到异常告警并及时处理，对站点可靠性带来隐患。

另外，由于电池熔丝301断告警上报延迟的缺点，当现场出现电池偷盗事件时，电池组50在电池熔丝301断开后的几分钟内被盗走，此时电池熔丝301断告警监测到电池电压为0V，无法上报电池熔丝301断告警，导致客户无法得知电池熔丝301断告警或者被盗。

图3为本申请实施例提供的一种监测电池熔丝电路的结构示意图。如图3所示，该电路包括电源201、电池组50、电池熔丝301、电流检测电路80和脉冲开关电路90。

电源单元201用于输出直流电，为负载供电和为电池组充电。本申请实施例中的电源单元201可以为如图1中的市电输入系统、交流配电单元10和整流单元20构成的电源，也可以为其它形式的直流电源，本申请实施例在此不作限制。

电池组50用于在电源单元201中断时，给负载供电。电池组50可以为日常使用的储电池组、锂电池等等，本申请实施例在此也不作限制。

电池熔丝301串联在由电源单元201和电池组50构成的回路上。本申请实施例在电源单元201输出的直流电为电池组50充电的过程中，电池熔丝301闭合，如果通过电池熔丝301的电流值处在电池熔丝301承受范围内，电池熔丝301将一直处于闭合状态；如果通过电池熔丝301的电流过大，其电流值超出电池熔丝301承受范围时，此时电池熔丝301断开，中断为电池组50充电，以保护电路的安全。

其中，电池熔丝301的中断不仅限于上述电流过大导致，还有可能人为破坏、电池熔丝使用老旧、其它电路的干扰等情况都会导致电池熔丝的中断。

在一种可能实现的实施例中，在本申请实施例中提供的电路还包括电池熔丝302。电池熔丝302串联在由电源单元201和负载构成的回路上。在电源单元201输出的直流电为负载供电的过程中，电池熔丝301闭合，如果通过电池熔丝301的电流值处在电池熔丝301承受范围内，电池熔丝301将一直处于闭合状态；如果通过电池熔丝301的电流过大，其电流值超出电池熔丝301承受范围时，此时电池熔丝301将断开，中断为负载供电，以保护电路的安全。

另外，在本申请实施例中提供的电路中，电池熔丝可以为多个，不仅限于上述提到的电池熔丝301和电池熔丝302。如果有多个负载时，这些负载均需要通过电池熔丝与电源单元201构成回路，或与电池组50构成回路，以实现电源单元201和电池组50为各个负载正常供电。

本申请实施例中提到的电池熔丝可以为日常使用的保险丝、空开等器件，本申请在此不作限制。

电流检测电路80与电源单元201和电池组50中的一个并联(其中，电流检测电路80与电源单元201并联的电路如图4所示)。电流检测电路80用于检测电路中的电流，并且根据电流变化情况确定电池熔丝301是否发生熔断。

本申请实施例中以电流检测电路80与电池组50并联为例，当电池熔丝301处在闭合状态时，由电源单元201输出的直流电为电池组50充电和为负载供电(此时电池熔丝302也处于闭合状态)，此时，由电池组50、电源单元201和负载与电流检测电路80构成回路。这里我们可以将电池组50、电源单元201和负载等效为一个电压为UP和内阻为RS的电源202，如图5所示。当电源单元202发出电压UP时，此时电流检测电路80检测到的电流为由电池组50、电源单元201和负载这三条线路构成的系统电路上电流，也即：

其中，UP为电源单元201输出的电压，RS为由电池组50、电源单元201和负载这三条线路构成的系统的内阻，I1为电流检测电路80在电池熔丝301处在闭合状态时检测到的电流的电流值。

当电池熔丝301处在断开状态，也即电源单元201输出的直流电中断为电池组50充电。此时，仅有电池组50与电流检测电路80构成回路，如图6所示。当电池组50发出电压UB时，此时电流检测电路80检测到的电流为电池组50这条线路上电流，也即：

其中，UT为电池组50输出的电压，RB为电池组50的内阻，I₂为电流检测电路80在电池熔丝301处在断开状态时检测到的电流的电流值。

根据公式(1)和公式(2)可知，一般情况下，电池组50输出的电压UB和电源单元201输出的电压UP基本相同，而电池组50的电阻RB和系统的电阻RS是不相同。所以电流检测电路80在电池熔丝301处在闭合状态时检测到的电流的电流值I1与电流检测电路80在电池熔丝301处在断开状态时检测到的电流的电流值I2的数值是不相同的。

如果电池熔丝301从闭合状态转换到断开状态时，电流检测电路80检测到的电流会发生变化，所以用户根据电流检测电路80显示的电流值的变化，精准判断当前电池熔丝301的通断状态，从而避免现有技术中通过检测电压方式无法实时检测电池熔丝301通断状态的问题。

其中，电流检测电路80可以为日常常用的电流表，不过此时还要在电流表上串联一个电阻，以防电路短路；也可以为具有显示屏的检测电流电路，本申请在此不做限制。

在一个可能实现的实施例中，当电池组50被盗时，根据公式(1)和公式(2)可知，当电池熔丝301处在闭合状态时，此时等效电源202中的内阻RS会发生变化，电流检测电路80检测到的电流也会发生变化；当电池熔丝301处在断开状态时，电流检测电路80检测到的电流为0，也会发生变化。所以用户可以根据电流检测电路80显示的电流值的变化，来确定电池组50是否被盗。

在一个可能实现的实施例中，根据公式(1)和公式(2)可知，如果电池组50因使用时间过长，会导致电池组50的内阻RB变大，电流检测电路80检测到的电流都会变小。所以电池熔丝301无论处在断开状态时，还是处在闭合状态时，用户可以比对以往电流检测电路80检测到的电流的电流值，来判断电池组50的使用寿命。如果此时电流检测电路80检测到的电流的电流值比以往同电池熔丝301状态下的电流值过小，表明该电池组50接近寿命，提醒用户更换电池组50。

在一个可能实现的实施例中，电流检测电路80还包括有警告单元。警告单元用于在检测到电路中的电流发生变化时，发出警告，以告知用户当前电池熔丝301的通断状态发生变化、或电池组50被盗、或该电池组50接近寿命。其中，警告单元可以为如现有技术中的监控单元40。

上述技术方案中，采用电流检测电路80检测电流变化来确定电池熔丝301的通断状态。当然，在本申请实施例，还可以通过检测电路中的电阻的变化来确定电池熔丝301的通断状态。

在一个可能实现的实施例中，电流检测电路80通过检测到电路中的电流后，然后根据当前的电源单元201或电池组50的电压，计算出电阻值，然后根据电阻值的变化，来确定电池熔丝301的通断状态。采用这种方案的好处让用户更加直接的知道当前电池熔丝301的状态变化和电池组50的阻值变化。

另外，本申请还包括有脉冲开关电路90。如图7所示，脉冲开关电路90连接在电流检测电路80的一端上，用于控制电流检测电路80与电源单元201和电池组50中的一个进行并联所构成的电路是否导通。

图8为本申请实施例提供的一种脉冲开关电路的结构示意图。如图8所示，本申请提供的脉冲开关电路90包括二极管D和金属-氧化物-半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)管Q。

二极管D和MOS管之间进行串联。其中，二极管D的导通方向为电源单元201和电池组50的电流流通方向，MOS管Q的栅极连接在中央处理器(central processing unit，CPU)上。当CPU发出低电平的脉冲信号时，MOS管Q处于断开状态，此时由电流检测电路80和脉冲开关电路90构成的线路处于断路；当CPU发出高电平的脉冲信号时，MOS管Q处于闭合状态，此时由电流检测电路80和脉冲开关电路90构成的线路处于通路。所以通过CPU发出高低电平的脉冲信号，来控制MOS管Q的通断状态，从而控制电流检测电路80来检测电路中的电流。这样电流检测电路80不用实时检测电路中的电流，从而减少电量的消耗。

本申请通过电流检测电路80来检测电路中电流是否发生变化，来精准判断当前电池熔丝301的通断状态，从而避免现有技术中采用检测电压的方法而无法准确判断前电池熔丝301的通断状态的问题。同时，通过增加脉冲开关电路90，在不需要控制电流检测电路80去检测电路中的电流时，断开这条回路，从而减少电源单元201和电池组50的电量消耗。

本申请实施例还提供了一种电源系统，该电源系统包括图3至图8所述的监测电池熔丝电路，以及用于监控对电池单元201、电池组50和监测电池熔丝电路进行监控的监控单元和负载。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种监测电池熔丝电路，其特征在于，包括：第一电池熔丝、电源单元、电池组和电流检测电路，

所述电源单元，用于为负载供电；

所述电池组，用于在所述电源单元停止供电时为所述负载供电；

所述第一电池熔丝连接在所述电源单元和所述电池组之间，用于保护所述电源单元为所述电池组充电；

所述电流检测电路，与所述电源单元和所述电池组中的一个进行并联，用于检测电路中的电流，并且根据电流变化情况判断所述第一电池熔丝是否发生熔断；

其中，还包括：脉冲开关电路，所述脉冲开关电路连接在所述电流检测电路的一端上，用于控制所述电源单元和所述电池组中的一个与所述电流检测电路进行并联所构成的电路是否导通。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉冲开关电路包括二极管和MOS管，所述二极管和所述MOS管之间进行串联。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述监测电池熔丝电路还包括：第二电池熔丝，

所述第二电池熔丝连接在所述电源单元和负载之间，用于保护所述电源单元为所述负载供电。

4.一种电源系统，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求3所述的监测电池熔丝电路、监控单元和负载。

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