CN111934409B - 一种备用电池自动切换防误系统及方法 - Google Patents

一种备用电池自动切换防误系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种备用电池自动切换防误系统，包括用电端、主电池组和备用电池组，主电池组和备用电池组通过电源切换组件与用电端连接，主电池组和备用电池组内分别均设有电量监测模块，控制单元根据电量监测模块的监控结果控制电源切换组件工作以交替切换主电池组和备用电池组的供电，控制单元根据与主电池组的剩余电量所在自充电阈值区间调控此电池组自充电以等待备用电池组的持续储能，控制单元根据主电池组的剩余电量所在切换电源阈值区间调控备用电池组与用电端接触通电；本方案通过对两个电池组的电量监控选定自充电操作和电池切换工作，在备用电池电量不足的情况下减少切换频率，通过对主电池的自充电来补偿备用电池的维护时间，提高用电端稳定性。

Description

一种备用电池自动切换防误系统及方法
技术领域
本发明涉及电源切换分离技术领域，具体涉及一种备用电池自动切换防误系统及方法。
背景技术
电源自动切换是指遇到断电或停电的时候，将主电源自动切换到备用电源来实现正常供电，也就是说，当常用电突然故障或停电时，通过双电源切换开关自动投入到备用电源上，具体如利用两个蓄电池组连接在应急照明的情景。
现有双电源切换系统内当主电池没电时，则立即切换至备用电池接入用电端供电，当备用电池的没电时，同样立即切换至主电池接入用电端供电，循环操作，但是这种电池切换方式还存在的缺陷如下：
当其中主电池供电时，如果备用电池组未及时充电，则仍然会进行电源切换操作，则会产生电源切换误操作的问题，影响用电端的正常运行，同时对两个电池组的充电时间短，且低电量放电对电池本身产生巨大的伤害，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种备用电池自动切换防误系统及方法，以解决现有技术中备用电池组未及时充电，则会出现电源切换误操作的问题，影响用电端的正常运行，同时对两个电池组均具有伤害且影响使用寿命技术的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种备用电池自动切换防误系统，包括用电端、主电池组、备用电池组、控制单元和电源切换组件；
所述用电端设有第一接电头，所述主电池组设有第二接电头，所述备用电池组设有第三接电头，所述主电池组和备用电池组通过电源切换组件与所述用电端连接；
所述电源切换组件包括动滑轮组件，所述第二接电头和第三接电头穿过所述动滑轮组件并在所述动滑轮组件的带动下交替与所述第一接电头连接通电；
所述主电池组和备用电池组内均设有电量监测模块，所述电量监测模块包括充电量监测单元和剩余电量总计算单元；两个所述电量监测模块均连接所述控制单元的输入端；
所述电源切换组件连接所述控制单元的输出端；
在所述主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，所述控制单元调控所述电源切换组件不工作，保持第二接电头与第一接电头的接触通电且所述第三接电头与第一接电头的断开连接状态，并对所述主电池组自充电；
在所述主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述电源切换组件工作，带动第三接电头与第一接电头的接触通电且所述第三接电头与第一接电头的断开连接，使所述备用电池组与所述用电端接触通电。
可选的，所述主电池组用于通过所述剩余电量总计算单元实时发送剩余电量至所述控制单元，所述备用电池组利用所述充电量监测单元和剩余电量总计算单元分别定时发送剩余电量至所述控制单元；所述主电池组接入所述用电端时，充电端暂停充电，且此时所述备用电池组的充电端持续充电。
可选的，所述控制单元用于设定所述主电池组和所述备用电池组电量的两个阈值区间，分别为自充电阈值区间和切换电源阈值区间。
可选的，所述主电池组的充电端与所述备用电池组的所述剩余电量总计算单元组成充电联动单元，所述充电联动单元用于在所述主电池组电量达到所述自充电阈值区间时根据所述备用电池组的电量选择所述主电池组的自充电操作。
可选的，所述备用电池组用于通过所述剩余电量总计算单元定时向所述控制单元发送储能电量；
所述控制单元用于在所述备用电池组的储能电量满足电源切换需求时，所述主电池组停止自充电操作。
本发明还提供了一种备用电池自动切换防误方法，基于如上所述的备用电池自动切换防误系统实现，包括以下步骤：
监测主电池组和备用电池组的剩余电量；
根据监控结果切换所述主电池组和备用电池组与用电端的连接；
所述步骤根据监控结果调控所述主电池组和备用电池组的切换，包括：
当所述主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述备用电池组与所述用电端接触通电；
当所述主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，控制所述主电池组自充电。
可选的，所述步骤所述主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述备用电池组与所述用电端接触通电，包括：
所述电源切换组件利用动滑轮组件以定频速度转动，通过弹力件间接拉动第二接电头上移与第一接电头断开连接，同时第三接电头下移与第一接电通电连接。
可选的，所述步骤当所述主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，控制所述主电池组自充电，包括：
所述电源切换组件利用动滑轮组件以反向定频速度转动，通过弹力件间接拉动第三接电头上移与第一接电头断开连接，同时第二接电头下移与第一接电头通电连接。
可选的，所述步骤监测主电池组和备用电池组的剩余电量，包括：
将主电池组接入所述用电端的同时对备用电池组进行充电储能，利用主电池组的电量监测单元实时向控制单元发送供应剩余电量，利用备用电池组的电量监测单元定时向控制单元发送储能剩余电量。
可选的，判断所述供应剩余电量是否处于预设的自充电阈值区间或切换电源阈值区间；
判断所述储能剩余电量是否低于标准电量阈值。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明实时监测主电池组和备用电池组的电量，通过对两个电池组的电量监控选定自充电操作和电池切换工作，从而防止备用电池储存电量过低时的切换误操作，为工作人员维护备用电池直至其电量适合电源切换操作预留时间，一方面在备用电池电量不足的情况下减少切换频率，提高用电端稳定性，另一方面通过对主电池的自充电来补偿备用电池的维护时间，保证供电稳定性，在备用电池符合电源切换要求后，立即停止自充电操作以降低对主电池的损害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的一种备用电池自动切换防误系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种备用电池自动切换防误方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种备用电池自动切换防误方法的又一流程示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-用电端；2-主电池组；3-备用电池组；4-电源切换组件；5-电量监测模块；6-控制单元；
501-充电量监测单元；502-剩余电量总计算单元。
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。
如图1所示，本发明提供了一种备用电池自动切换防误系统，旨在于实时监测主电池组和备用电池组的电量，通过对两个电池组的电量监控选定自充电操作和电池切换工作，从而防止备用电池储存电量过低时的切换误操作，可以提醒工作人员维护备用电池直至其电量适合电源切换操作，一方面在备用电池电量不足的情况下减少切换频率，提高用电端稳定性，另一方面通过对主电池的自充电来补偿备用电池的维护时间，保证供电稳定性，在备用电池符合电源切换要求后，立即停止自充电操作以降低对主电池的损害。
具体包括包括用电端1、主电池组2和备用电池组3，主电池组2和备用电池组3通过电源切换组件4与用电端1连接，主电池组2和备用电池组3内分别均设有电量监测模块5，电量监测模块5连接有控制单元6，且电量监测模块5连接在控制单元6的输入端，电源切换组件4连接在控制单元6的输出端，控制单元6根据电量监测模块5的监控结果控制电源切换组件4工作以交替切换主电池组2和备用电池组3的供电。
其中，用电端设有第一接电头，主电池组设有第二接电头，备用电池组设有第三接电头，主电池组2和备用电池组3通过电源切换组件4与用电端1连接，电源切换组件4包括动滑轮组件，第二接电头和第三接电头穿过动滑轮组件并在动滑轮组件的带动下交替与第一接电头连接通电。
可以理解的是，该电源切换组件4包括动滑轮组件以及于控制单元6控制连接的驱动件，该驱动件驱动连接动滑轮组件。
电量监测模块5包括充电量监测单元501和剩余电量总计算单元502，控制单元6根据主电池组2的剩余电量所在自充电阈值区间调控此电池组自充电以等待备用电池组3的持续储能，控制单元6根据主电池组2的剩余电量所在切换电源阈值区间调控备用电池组3与用电端1接触通电。
本实施方式区别有现有电源切换方式的特征点为：
本实施方式通过对主电池组2和备用电池组3的双向同步监测，不仅仅是监测正在充电的主电池组2的剩余电量，还同步监测备用电池组3的储能电量，并且在电源切换操作之前设置用于判定电源切换的自充电阈值区间，当主电池组2的剩余电量所在自充电阈值区间时，备用电池组3的储能电量不够标准量时，则控制单元6调控主电池组2自充电以等待备用电池组3的持续储能。
即在主电池组2的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组3的储能电量未达标准电量阈值时，控制电源切换组件4不工作，保持第二接电头与第一接电头的接触通电且第三接电头与第一接电头的断开连接状态，并对主电池组2自充电。
直至备用电池组3的储能电量达到标准量时，则控制单元6调控主电池组2停止自充电，并等到主电池组2的剩余电量所在切换电源阈值区间，控制单元6利用电源切换组件4调控备用电池组3与用电端1接触通电。
即在主电池组2的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组3的储能电量达到标准电量阈值时，控制电源切换组件4工作，带动第三接电头与第一接电头的接触通电且第二接电头与第一接电头的断开连接，即调控备用电池组3与用电端1接触通电。
也就是说，主电池组2利用剩余电量总计算单元502实时发送剩余电量至控制单元6，备用电池组3利用充电量监测单元501和剩余电量总计算单元502分别定时发送剩余电量至控制单元6，主电池组2接入用电端1时的充电端暂停充电，且此时备用电池组3的充电端持续充电。
控制单元6设定主电池组2和备用电池组3电量的两个阈值区间，分别为自充电阈值区间和切换电源阈值区间。
主电池组2的充电端与备用电池组3的剩余电量总计算单元502组成充电联动单元，主电池组2电量达到自充电阈值区间时根据备用电池组3的电量选择主电池组2的自充电操作。
备用电池组3通过剩余电量总计算单元502定时向控制单元6发送储能电量，当主电池组2电量达到自充电阈值区间时，备用电池组3的电量低于标准，则对主电池组2进行自充电操作以延长备用电池的储能时间，避免备用电池储能较低时切换通电引起后续频繁切换电源电路的问题，保证每个电池满充电和尽放电，从而提高主电池组2和备用电池组3的整体使用寿命。
且当备用电池组3的储能电量满足电源切换需求时，主电池组2停止自充电操作，当主电池组2的剩余电量达到切换电源阈值区间时，直接利用电源切换组件4断开主电池组2与用电端1的连接，并将备用电池组接入用电端通电。
请结合参考图2、图3，本实施例提供了一种备用电池自动切换防误方法，包括以下步骤：
S1、监测主电池组和备用电池组的剩余电量，得到监控结果。
该步骤中，具体地，将主电池组接入用电端的同时对备用电池组进行充电储能，利用主电池组的电量监测单元实时向控制单元发送供应剩余电量，利用备用电池组的电量监测单元定时向控制单元发送储能剩余电量。
此外，判断供应剩余电量是否处于预设的自充电阈值区间或切换电源阈值区间；判断储能剩余电量是否低于标准电量阈值，借此得到监控结果。
S2、根据监控结果切换主电池组和备用电池组分别与用电端的连接。
其中，步骤S2包括：
S21、当主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制备用电池组与用电端接触通电；
该步骤中，具体地，电源切换组件利用动滑轮组件以定频速度转动，通过弹力件间接拉动第二接电头上移与第一接电头断开连接，同时第三接电头下移与第一接电通电连接。
S22、当主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，控制主电池组自充电。
该步骤中，具体地，电源切换组件利用动滑轮组件以反向定频速度转动，通过弹力件间接拉动第三接电头上移与第一接电头断开连接，同时第二接电头下移与第一接电头通电连接。
在本实施例中，首先将用电端的第一接电头、主电池组的第二接电头以及备用电池组的第三接电头分别安装在电源切换组件内。
即利用电量监测单元实时监控主电池组和备用电池组的剩余电量，并将剩余电量实时发送至控制单元，当主电池组的剩余电量满足预设的阈值时，控制单元调控切换主电池组的第二接电头和备用电池组的第三接电头交替更换与用电端的第一接电头的通电连接。
然后，利用电量监测单元实时监控主电池组和备用电池组的剩余电量，并将剩余电量实时发送至控制单元，当主电池组的剩余电量达到设定阈值时，控制单元调控切换第二接电头和第三接电头与第一接电头的通电连接。
即电源切换组件利用动滑轮组件以定频速度转动，通过弹力件间接拉动第二接电头上移与第一接电头断开连接，同时第三接电头下移与第一接电头恰好通电连接。
在本实施例中，具体实现方法如下：
将主电池组接入用电端，对备用电池组进行充电储能，并且主电池组的电量监测单元实时向控制单元发送供应剩余电量，备用电池组的电量监测单元定时向控制单元发送储能剩余电量；
设定主电池组的自充电阈值区间和切换电源阈值区间，当电量监测单元检测到主电池组的电量处于自充电阈值区间，控制单元确定接收的备用电池组的储能剩余电量；
确定储能剩余电量是否符合标准，选定对主电池组的自充电操作直至储能剩余电量符合标准。
也就是说，主电池组的电量处于自充电阈值区间时，储能剩余电量应处于标准电量阈值，则控制单元切换主电池组断开连接且备用电池组通电连接。
供电电池组的电量处于自充电阈值区间时，储能剩余电量应低于标准电量阈值，则控制单元控制主电池组自充电，直至储能剩余电量处于标准电量阈值。
主电池组的电量处于切换电源阈值区间，控制单元切换主电池组断开连接且备用电池组通电连接。
本实施方式实时监测主电池组和备用电池组的电量，通过对两个电池组的电量监控选定自充电操作和电池切换工作，从而防止备用电池储存电量过低时的切换误操作，可以提醒工作人员维护备用电池直至其电量适合电源切换操作，一方面在备用电池电量不足的情况下减少切换频率，提高用电端稳定性，另一方面通过对主电池的自充电来补偿备用电池的维护时间，保证供电稳定性，在备用电池符合电源切换要求后，立即停止自充电操作以降低对主电池的损害。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (3)

1.一种备用电池自动切换防误系统，其特征在于，包括用电端（1）、主电池组（2）、备用电池组（3）、控制单元（6）和电源切换组件（4），所述电源切换组件（4）包括动滑轮组件以及于控制单元（6）控制连接的驱动件，该驱动件驱动连接动滑轮组件；
所述用电端设有第一接电头，所述主电池组设有第二接电头，所述备用电池组设有第三接电头，所述主电池组（2）和备用电池组（3）通过电源切换组件（4）与所述用电端（1）连接；
所述电源切换组件（4）包括动滑轮组件，所述第二接电头和第三接电头穿过所述动滑轮组件并在所述动滑轮组件的带动下交替与所述第一接电头连接通电；
所述主电池组（2）和备用电池组（3）内均设有电量监测模块（5），所述电量监测模块（5）包括充电量监测单元（501）和剩余电量总计算单元（502）；两个所述电量监测模块（5）均连接所述控制单元（6）的输入端；
所述电源切换组件（4）连接所述控制单元（6）的输出端；
在所述主电池组（2）的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组（3）的储能电量未达标准电量阈值时，所述控制单元（6）调控所述电源切换组件（4）不工作，保持第二接电头与第一接电头的接触通电且所述第三接电头与第一接电头的断开连接状态，并对所述主电池组（2）自充电；
在所述主电池组（2）的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组（3）的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述电源切换组件（4）工作，带动第三接电头与第一接电头的接触通电且所述第二接电头与第一接电头的断开连接，使所述备用电池组（3）与所述用电端（1）接触通电；
所述主电池组（2）用于通过所述剩余电量总计算单元（502）实时发送剩余电量至所述控制单元（6），所述备用电池组（3）利用所述充电量监测单元（501）和剩余电量总计算单元（502）分别定时发送剩余电量至所述控制单元（6）；当备用电池组（3）储能电量满足电源切换需求时，充电端暂停充电，且此时所述备用电池组（3）的充电端持续充电；
所述控制单元（6）用于设定所述主电池组（2）和所述备用电池组（3）电量的两个阈值区间，分别为自充电阈值区间和切换电源阈值区间；
所述主电池组（2）的充电端与所述备用电池组（3）的所述剩余电量总计算单元（502）组成充电联动单元，所述充电联动单元用于在所述主电池组（2）电量达到所述自充电阈值区间时根据所述备用电池组（3）的电量选择所述主电池组（2）的自充电操作。
2.根据权利要求1所述的一种备用电池自动切换防误系统，其特征在于，所述备用电池组（3）用于通过所述剩余电量总计算单元（502）定时向所述控制单元（6）发送储能电量；
所述控制单元（6）用于在所述备用电池组（3）的储能电量满足电源切换需求时，所述主电池组（2）停止自充电操作。
3.一种备用电池自动切换防误方法，基于如权利要求1或2所述的备用电池自动切换防误系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
监测主电池组和备用电池组的剩余电量，得到监控结果；
根据监控结果切换所述主电池组和备用电池组分别与用电端的连接；
所述步骤：根据监控结果切换所述主电池组和备用电池组分别与用电端的连接，包括：
当所述主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述备用电池组与所述用电端接触通电；
当所述主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，控制所述主电池组自充电；
所述步骤：所述主电池组的剩余电量处于预设的切换电源阈值区间且备用电池组的储能电量达到标准电量阈值时，控制所述备用电池组与所述用电端接触通电，包括：
所述电源切换组件利用动滑轮组件以定频速度转动，通过弹力件间接拉动第二接电头上移与第一接电头断开连接，同时第三接电头下移与第一接电通电连接；
所述步骤：当所述主电池组的剩余电量处于预设的自充电阈值区间且备用电池组的储能电量未达标准电量阈值时，控制所述主电池组自充电，包括：
所述电源切换组件利用动滑轮组件以反向定频速度转动，通过弹力件间接拉动第三接电头上移与第一接电头断开连接，同时第二接电头下移与第一接电头通电连接；
所述步骤：监测主电池组和备用电池组的剩余电量，包括：
将主电池组接入所述用电端的同时对备用电池组进行充电储能，利用主电池组的电量监测单元实时向控制单元发送供应剩余电量，利用备用电池组的电量监测单元定时向控制单元发送储能剩余电量；
所述步骤：得到监控结果，包括：
判断所述供应剩余电量是否处于预设的自充电阈值区间或切换电源阈值区间；
判断所述储能剩余电量是否低于标准电量阈值。
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