CN114268151A - 备用电源充电电路、装置及方法 - Google Patents

Abstract

在本发明公开了一种备用电源充电电路、装置及方法，该备用电源充电电路通过检测模块检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将当前电压信号和当前电流信号通过控制模块输出至调节模块；调节模块在当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至控制模块；控制模块根据充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。在本发明中，通过对充电过程中的当前电压信号和当前电流信号进行采集，并根据当前电压信号和当前电流信号对备用电源的充电状态进行调节，实现在不影响电池寿命的情况下，提高充电效率进而缩短充电时间，以确保备用电池能够及时充满电。

Description

备用电源充电电路、装置及方法

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种备用电源充电电路、装置及方法。

背景技术

现有电梯备用电源电池的充电方案全程采用恒压限流的充电方式。恒压限流的充电方式，当电池电压比较低时，因电池本身的特性电池会按照以限流电流值充电，电池电压低时较大的充电电流会减小电池寿命。如果恒压限流充电的限流值比较小，当电池电压低时仍为小电流充电，对电池寿命没有影响，但会大大延长充电时间，有可能在下次需要使用时还没有充满电，不符合实际使用情况。如何在不影响电池寿命的前提下，缩短充电时间确保备用电池能及时充满电，以确保备用电池能够正常使用。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种备用电源充电电路、装置及方法，旨在解决现有技术中在不影响电池寿命的前提下，缩短充电时间的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种备用电源充电电路，所述备用电源充电电路包括：检测模块、控制模块和调节模块；

其中，所述检测模块分别与所述控制模块以及备用电源的充电回路连接，所述控制模块与所述调节模块以及所述供电电源模块连接；

所述检测模块，用于检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块；

所述调节模块，用于在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至所述控制模块；

所述控制模块，用于根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

可选地，所述备用电源充电电路还包括：电压变换模块；

其中，所述电压变换模块分别与所述控制模块、所述备用电源以及输入电源连接；

所述控制模块，还用于将所述PWM驱动信号输出至所述电压变换模块；

所述电压变换模块，用于根据所述PWM驱动信号将输入电源提供的输入电压变换为充电电压对所述备用电源进行充电。

可选地，所述调节模块包括：电压调节子模块、电流调节子模块以及信号输出子模块；

其中，所述电压调节子模块分别与所述控制模块以及所述信号输出子模块连接，所述电流调节子模块分别与所述控制模块以及所述信号输出子模块连接；

所述电压调节子模块，用于将所述当前充电电压与预设电压值进行比较确定电压差值；

所述电压调节子模块，用于将所述当前充电电流与预设电流值进行比较确定电流差值；

所述信号输出子模块，用于在所述电压差值达到预设电压差值阈值或所述电流差值达到预设电流差值阈值时，输出用于充电调节的充电调节信号至所述控制模块。

可选地，所述电压调节子模块包括：第一至第五电阻、第一至第二电容、第一运算放大器和第一二极管；

其中，第一电阻的第一端与所述备用电源连接，所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端以及第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一运算放大器的反向输入端、第一电容的第一端以及第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述第一运算放大器的输出端以及所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述信号输出子模块连接，所述第四电阻的第一端与所述控制模块的电压输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端连接。

可选地，所述电流调节子模块包括：第六至第十电阻、第三至第四电容、第二运算放大器和第二二极管；

其中，第六电阻的第一端与所述备用电源连接，所述第六电阻的第二端与第七电阻的第一端以及第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第二运算放大器的反向输入端、第三电容的第一端以及第四电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电容的第二端、所述第二运算放大器的输出端以及所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述信号输出子模块连接，所述第九电阻的第一端与所述控制模块的电流输出端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二运算放大器的正向输入端连接。

可选地，所述信号输出子模块包括：第十一至第十二电阻和第一光电耦合器；

其中，第十一电阻的第一端与调节电源连接，所述第十一电阻的第二端与所述第一光电耦合器的第一端连接，所述第十二电阻的第一端与信号电源连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述光电耦合器的第二端以及所述控制模块的信号输入端连接。

可选地，所述电压变换模块包括：第五至第六电容、第一变压器、第一MOS管和第三二极管；

其中，所述第一变压器的第一端分别与所述输入电源的输出端以及所述第五电容的第一端连接，所述第一变压器的第二端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一变压器的第三端与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述第六电容的第一端以及备用电源的电源端连接，所述第一MOS管的栅极与所述控制模块的信号输出端连接，所述第五电容、第六电容、第一变压器的第四端以及第一MOS管的源极接地。

可选地，所述备用电源充电电路还包括：隔离模块；

其中，所述隔离模块与所述控制模块的信号输出端以及所述第一MOS管的栅极连接；

所述隔离模块，用于将所述输入电源与所述控制模块、所述调节模块以及所述检测模块进行隔离。

为实现上述目的，本发明还提出一种备用电源充电装置，所述备用电源充电装置包括上述备用电源充电电路。

为实现上述目的，本发明还提供了一种备用电源充电方法，所述备用电源充电方法包括：

检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号；

在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号；

根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

在本发明提供了一种备用电源充电电路、装置及方法，该备用电源充电电路通过检测模块检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块；所述调节模块在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至所述控制模块；所述控制模块根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。在本发明中，通过对充电过程中的当前电压信号和当前电流信号进行采集，并根据当前电压信号和当前电流信号对备用电源的充电状态进行调节，实现在不影响电池寿命的情况下，提高充电效率进而缩短充电时间，以确保备用电池能够及时充满电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例备用电源充电电路提出的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例备用电源充电电路提出的第二实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例备用电源充电电路充电电压和充电电流变化波形图；

图4为本发明实施例备用电源充电电路提出的第二实施例的调节模块的电路图；

图5为本发明实施例备用电源充电电路提出的第二实施例的电压变换模块的电路图；

图6为本发明实施例备用电源充电方法提出的第一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	检测模块	R1～R12	第一至第十二电阻
20	控制模块	C1～C6	第一至第六电容
				30	调节模块	D1～D3	第一至第三二极管
40	电压变换模块	Q1	第一MOS管
				50	隔离模块	T1	第一变压器
301	电压调节子模块	A1～A2	第一至第二运算放大器
				302	电流调节子模块	AC	输入电源
303	信号输出子模块	VCC1	调节电源
				VCC2	信号电源

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本发明实施例备用电源充电电路提出的第一实施例的结构示意图。提出本发明备用电源充电电路的第一实施例。

在本实施例中，备用电源充电电路包括：检测模块10、控制模块20和调节模块30；

其中，所述检测模块10分别与所述控制模块20以及备用电源的充电回路连接，所述控制模块20与所述调节模块30以及所述供电电源模块连接。

需要说明的是，检测模块10是用于对备用电源的充电回路中的电流、电压等参数进行采集的模块。检测模块10可以是万用表或者是由其他具有电参数检测功能的元器件组成的模块。控制模块20是用于对备用电池充电状态调节过程进行控制的模块。控制模块20可以是单片机、ARM等具有运算输出功能的控制芯片。调节模块30可用于对备用电源的充电状态进行调节的模块。调节模块30可以是具有PID调节功能的电池充电硬件。调节模块30可以通过控制模块20控制单个周期内输出电源的电压值和电流值对备用电源的充电状态进行调节。

应理解的是，在本实施例中可以将备用电源的充电过程分为三个充电阶段。在备用电源的电压值过低的第一充电阶段内以恒定的较小的电流对备用电源进行充电，使备用电源的电压值逐渐达到备用电源的最小使用电压。然后进入额定电流充电的第二充电阶段。在第二充电阶段内，通过额定电压进行充电，备用电池的充电速率明显提升，在第二充电阶段内保持额定电流直至备用电源已经接近充满，此时进入恒定电压充电的第三充电阶段。在第三充电阶段中，充电电压恒定，充电电流逐渐减小直至充电电流小到一定程度时默认备用电池已经充满电，充电过程结束。充电状态调节则是在上述不同阶段之间的充电电流或电压的调节。

在具体实施中，所述检测模块10可以检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块30；所述调节模块30在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至控制模块20；控制模块20根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

其中，当前电压信号和当前电流信号是指备用电源充电过程中在充电回路中实时采集到的充电电压和充电电流。在恒流充电过程中实时采集到充电电路中的充电电压与备用电源的电源电压相同。预设条件是指预先设定的用于对备用电源充电状态进行调整的条件。例如在恒流充电过程中，预设条件是指备用电源的电源电压达到需要改变充电状态的电压条件；当然在恒压充电过程中，预设条件是指充电回路中的充电电流达到需要改变充电状态的电流条件。PWM驱动信号是指具有一定占空比的脉冲驱动信号。PWM驱动信号的信号占空比可以根据具体的充电电压、充电电流进行确定。在PWM驱动信号的有效占空比内，输入电源AC可以为备用电源进行充电。

本实施例提供一种备用电源充电电路，该备用电源充电电路通过检测模块检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块；所述调节模块在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至所述控制模块；所述控制模块根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。在本实施例中，通过对充电过程中的当前电压信号和当前电流信号进行采集，并根据当前电压信号和当前电流信号对备用电源的充电状态进行调节，实现在不影响电池寿命的情况下，提高充电效率进而缩短充电时间，以确保备用电池能够及时充满电。

参照图2，图2为本发明实施例备用电源充电电路提出的第二实施例的结构示意图。基于上述备用电源充电电路提出的第一实施例，提出本发明备用电源充电电路的第二实施例。

在本实施例中，所述备用电源充电电路还包括：电压变换模块40；

其中，所述电压变换模块40分别与所述控制模块20、所述备用电源以及输入电源AC连接。

需要说明的是，输入电源AC是用于对备用电源进行充电的电源。电压变换模块40是用于将输入电源AC的电压值转换为备用电源冲电的电压值。例如在充电过程中，输入电源AC为220V的高压电源，而备用电源所能承受的充电电压值为24V，此时需要将输入电源AC的220V高压电源变换为24V电压从而为备用电源进行充电。

在具体实施中，所述控制模块20可以将生成的所述PWM驱动信号输出至所述电压变换模块40；所述电压变换模块40可以根据所述PWM驱动信号在PWM驱动信号的有效占空比时间内将输入电源AC提供的输入电压变换为充电电压对所述备用电源进行充电。

在本实施例中，所述调节模块30包括：电压调节子模块301、电流调节子模块302以及信号输出子模块303；

其中，所述电压调节子模块301分别与所述控制模块20以及所述信号输出子模块303连接，所述电流调节子模块302分别与所述控制模块20以及所述信号输出子模块303连接。

参照图3，需要说明的是，电压调节子模块301是用于根据当前电压信号对备用电池的充电状态进行调节的模块。例如在第一充电阶段或第二充电阶段的充电过程中，此时可以将备用电源的电压值与预设电压值进行比较，在备用电源的电压值达到预设电压值时，对备用电源的充电过程进行调节，进入下一个充电阶段。当然在第三充电阶段中，主要通过第三充电阶段过程中当前电流值与预设电流值进行比较，在当前电流值小于或等于预设电流值时则默认备用电源充电完成，则调整充电状态结束充电过程。

在具体实施中，所述电压调节子模块301可以将所述当前充电电压与预设电压值进行比较确定电压差值；所述电压调节子模块302可以将所述当前充电电流与预设电流值进行比较确定电流差值；所述信号输出子模块303在所述电压差值达到预设电压差值阈值或所述电流差值达到预设电流差值阈值时，输出用于充电调节的充电调节信号至所述控制模块。例如在恒流充电过程中，充电回路中的电压值与预设电压值之间的差值随着充电过程不断运行变得越来越小，当二者之间的差值达到设定的预设电流差值阈值时，则默认该阶段的充电过程结束，输出充电调节信号至控制模块20。在恒压充电过程中，具体的充电状态调节过程与恒流充电过程相同，此处不在赘述。

参照图4，在本实施例中，所述电压调节子模块301包括：第一至第五电阻、第一至第二电容、第一运算放大器A1和第一二极管D1；

其中，第一电阻R1的第一端与所述备用电源连接，所述第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端以及第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第一运算放大器A1的反向输入端、第一电容C1的第一端以及第二电容C2的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端分别与所述第二电容C2的第二端、所述第一运算放大器A1的输出端以及所述第一二极管D1的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极与所述信号输出子模块303连接，所述第四电阻R4的第一端与所述控制模块20的电压输出端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第一运算放大器A1的正向输入端连接。

应理解的是，第一电阻R1和第二电阻R2组成降压电路，可以将备用电源的电压值进行降低，避免输入第一运算放大器A1的电压值过大对第一运算放大器造成损坏。具体输入第一运算放大器A1反向输入端的电压值与第一电阻R1以及第二电阻R2的阻值相关。第一运算放大器A1可以将充电电路中的充电电压与预设电压的电压差值进行放大。

在具体实施中，第一运算放大器A1的反向输入端输入备用电源的电压值，正向输入端输入预设电压值，经过第一运算放大器A1将备用电源的电压值与预设电压值之间的差值进行放大之后，在第一运算放大器的A1的输出端输出一个高电平信号或低电平信号。其中，充电回路中的电压值与预设电压值之间的差值大于预设电压差值阈值时，经过第一运算放大器A1放大之后可以在第一运算放大器A1的输出端输出一个低电平信号；而电压值与预设电压值之间的差值小于或等于预设电压差值阈值时，经过第一运算放大器A1放大之后可以在第一运算放大器A1的输出端输出一个高电平信号。

在本实施例中，所述电流调节子模块302包括：第六至第十电阻、第三至第四电容、第二运算放大器A2和第二二极管D2；

其中，第六电阻R6的第一端与所述备用电源连接，所述第六电阻R6的第二端与第七电阻R7的第一端以及第八电阻R8的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第二运算放大器A2的反向输入端、第三电容C3的第一端以及第四电容C4的第一端连接，所述第三电容C3的第二端与第十电阻R10的第一端连接，所述第十电阻R10的第二端分别与所述第四电容C4的第二端、所述第二运算放大器A2的输出端以及所述第二二极管D2的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与所述信号输出子模块303连接，所述第九电阻R9的第一端与所述控制模块20的电流输出端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述第二运算放大器A2的正向输入端连接。

应理解的是，第六电阻R6与第七电阻R7组成的降压电路与第一电阻R1以及第二电阻R2组成的降压电路的工作方式相同，此处不在赘述。

在具体实施中，第二运算放大器A2的反向输入端输入充电回路中的电流值，正向输入端输入预设电流值，经过第二运算放大器A2将充电回路的电流值与预设电流值之间的差值进行放大之后，在第二运算放大器的A2的输出端输出一个高电平信号或低电平信号。其中，充电回路中的电流值与预设电流值之间的差值大于预设电流差值阈值时，经过第二运算放大器A2放大之后可以在第二运算放大器A2的输出端输出一个低电平信号；而电流值与预设电流值之间的差值小于或等于预设电流差值阈值时，经过第二运算放大器A2放大之后可以在第二运算放大器A2的输出端输出一个高电平信号。

在本实施例中，第一充电阶段：小电流恒流充电，给定充电电流为固定值，给定预设电压值为固定值。此阶段电池电压比较低，因误差放大器的工作特性，预设电压值较大。此阶段电池本身可达到的充电电流比较大，但因电流调节子模块302内的电流PID闭环的控制，电池第一阶段实际充电电流值和预设电流值之间存在较小的误差，因误差放大器的工作特性，电流误差值值较小。按照电压误差值和电流误差值之间变化的比较，因此此阶段为电流PID闭环控制有效，电压PID闭环控制无效。随着电池充电的进行，电池电压逐渐升高，直到电池电压达到最低工作电压，第一阶段充电结束。第二充电阶段：额定电流恒流充电，此阶段仍为恒流限压充电，因此充电控制逻辑和第一阶段充电过程相同。但充电电流和限制电压与第一阶段不同，因此只需要改变给定值即可。第三阶段：额定电压限电流充电，给定预设电流值为固定值，给定预设电压值为固定值。此阶段预设电流差值设置的较大，因电池接近充满，因电池特性电池本身充电电流会逐渐减小，因误差放大器的工作特性，预设电流差值较大。此阶段备用电源本身电压比较高和预设电压值之间存在较小的误差，因误差放大器的工作特性，预设电压差值较小。因此，第三充电阶段为电压PID闭环控制有效，电流PID闭环控制无效。随着电池充电的进行，电池充电电流进一步减小，直到电池充电电流小于预设电压值，认为电池充满，充电过程结束。

参照图5，在本实施例中，所述信号输出子模块303包括：第十一至第十二电阻和第一光电耦合器OC；

其中，第十一电阻R11的第一端与调节电源VCC1连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第一光电耦合器OC的第一端连接，所述第十二电阻R12的第一端与信号电源VCC2连接，所述第十二电阻R12的第二端分别与所述光电耦合器OC的第二端以及所述控制模块20的信号输入端连接。

需要说明的是，调节电源VCC1是用于确定是否需要更换充电状态的判断电源。调节电源VCC1可以为第一光电耦合器OC的第一端提供高电平信号。信号电源VCC2是用于在需要对备用电源充电状态进行调整时，输出相应的充电调节信号的电源。

在具体实施中，在所述第一运算放大器A1和第二运算放大器A2的输出端输出高电平信号时，第一光电耦合器OC的第一端与第二端之间截止导致第一光电耦合器OC的第三端与第四端之间截止，此时信号电源VCC2可以输出一个充电调节信号至控制模块20，已实现对备用电源充电状态的调节。当然在不需要对备用电源得到充电状态状态进行调节时，第一运算放大器A1或第二运算放大器A2的输出端输出低电平信号，第一光电耦合器OC的第一端和第二端之间导通，信号电源VCC2直接通过第一光电耦合器OC的第三段和第四端接地，并不会为控制模块20通过充电调节信号。

在本实施例中，所述电压变换模块40包括：第五至第六电容、第一变压器T1、第一MOS管Q1和第三二极管D3；

其中，所述第一变压器T1的第一端分别与所述输入电源AC的输出端以及所述第五电容C5的第一端连接，所述第一变压器的第二端与所述第一MOS管Q1的漏极连接，所述第一变压器T1的第三端与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第六电容C6的第一端以及备用电源的电源端连接，所述第一MOS管Q1的栅极与所述控制模块20的信号输出端连接，所述第五电容C5、第六电容C6、第一变压器T1的第四端以及第一MOS管Q1的源极接地。

需要说明的是，第五电容C5和第六电容C6均为滤波电容，通过利用电容充电的特性对输入电压变换模块40的电压以及变压模块40输出至备用电源的电压尽量滤波。

在具体实施中，控制模块20可以输出PWM驱动信号至第一MOS管Q1的栅极。在有效占空比时间内，第一MOS管Q1导通，输入电源AC、第一变压器T1的第一端和第二端以及第一MOS管Q1之间形成完整的回路。输入电源AC输入的电压可以通过第一变压器T1变压之后为所述备用电源进行充电。当然在PWM驱动信号的无效占空比时间内，第一MOS管Q1截止，输入电源AC无法进行电压转换进而无法为备用电源进行充电。

在本实施例中，所述备用电源充电电路还包括：隔离模块50；

其中，所述隔离模块50与所述控制模块20的信号输出端以及所述第一MOS管Q1的栅极连接。

需要说明的是，输入电源AC通常为电压值很高的电源电压，而为备用电源进行充电的电压通常为低压。因此第一变压器T1的输入端为高压侧，输出端为低压侧，为了避免高压侧与低压侧之间的电压干扰可以通过设置隔离模块50，将高压侧与低压侧进行隔离，避免发生电压干扰。所述隔离模块50可以将所述输入电源AC与所述控制模块20、所述调节模块30以及所述检测模块10进行隔离，避免出现电压干扰。

在本实施例中提供了一种备用电源充电电路，该备用电源充电回路通过检测模块检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块；所述调节模块在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至所述控制模块；所述控制模块根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。在本实施例中，通过对充电过程中的当前电压信号和当前电流信号进行采集，并根据当前电压信号和当前电流信号与预设电压值以及预设电流值之间的比较对备用电源的充电状态进行调节，实现在不影响电池寿命的情况下，更加准确的对备用电源的充电阶段进行控制，提高充电效率进而缩短充电时间，以确保备用电池能够及时充满电。

为实现上述目的，本发明还提出一种备用电源充电装置，所述备用电源充电装置包括如上述的备用电源充电电路。该备用电源充电电路的具体结构参照上述实施例，由于本备用电源充电装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

为实现上述目的，本发明还提供了一种备用电源充电方法，参照图6，图6为本发明实施例备用电源充电方法提出的第一实施例的流程示意图。提出本发明备用电源充电方法的第一实施例。

在本实施例中，所述备用电源充电方法包括：

步骤S10：检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号；

步骤S20：在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号；

步骤S30：根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

应理解的是，在本实施例中可以将备用电源的充电过程分为三个充电阶段。在备用电源的电压值过低的第一充电阶段内以恒定的较小的电流对备用电源进行充电，使备用电源的电压值逐渐达到备用电源的最小使用电压。然后进入额定电流充电的第二充电阶段。在第二充电阶段内，通过额定电压进行充电，备用电池的充电速率明显提升，在第二充电阶段内保持额定电流直至备用电源已经接近充满，此时进入恒定电压充电的第三充电阶段。在第三充电阶段中，充电电压恒定，充电电流逐渐减小直至充电电流小到一定程度时默认备用电池已经充满电，充电过程结束。充电状态调节则是在上述不同阶段之间的充电电流或电压的调节。

在具体实施中，可以检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号，并根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

其中，当前电压信号和当前电流信号是指备用电源充电过程中在充电回路中实时采集到的充电电压和充电电流。在恒流充电过程中实时采集到充电电路中的充电电压与备用电源的电源电压相同。预设条件是指预先设定的用于对备用电源充电状态进行调整的条件。例如在恒流充电过程中，预设条件是指备用电源的电源电压达到需要改变充电状态的电压条件；当然在恒压充电过程中，预设条件是指充电回路中的充电电流达到需要改变充电状态的电流条件。PWM驱动信号是指具有一定占空比的脉冲驱动信号。PWM驱动信号的信号占空比可以根据具体的充电电压、充电电流进行确定。在PWM驱动信号的有效占空比内，输入电源AC可以为备用电源进行充电。

在本实施例中，提供了一种备用电源充电方法，该备用电源充电方法通过检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。在本实施例中，通过对充电过程中的当前电压信号和当前电流信号进行采集，并根据当前电压信号和当前电流信号对备用电源的充电状态进行调节，实现在不影响电池寿命的情况下，提高充电效率进而缩短充电时间，以确保备用电池能够及时充满电。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种备用电源充电电路，其特征在于，所述备用电源充电电路包括：检测模块、控制模块和调节模块；

其中，所述检测模块分别与所述控制模块以及备用电源的充电回路连接，所述控制模块与所述调节模块以及所述供电电源模块连接；

所述检测模块，用于检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号，并将所述当前电压信号和当前电流信号通过所述控制模块输出至所述调节模块；

所述调节模块，用于在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号至所述控制模块；

所述控制模块，用于根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

2.如权利要求1所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述备用电源充电电路还包括：电压变换模块；

其中，所述电压变换模块分别与所述控制模块、所述备用电源以及输入电源连接；

所述控制模块，还用于将所述PWM驱动信号输出至所述电压变换模块；

所述电压变换模块，用于根据所述PWM驱动信号将输入电源提供的输入电压变换为充电电压对所述备用电源进行充电。

3.如权利要求2所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述调节模块包括：电压调节子模块、电流调节子模块以及信号输出子模块；

其中，所述电压调节子模块分别与所述控制模块以及所述信号输出子模块连接，所述电流调节子模块分别与所述控制模块以及所述信号输出子模块连接；

所述电压调节子模块，用于将所述当前充电电压与预设电压值进行比较确定电压差值；

所述电压调节子模块，用于将所述当前充电电流与预设电流值进行比较确定电流差值；

所述信号输出子模块，用于在所述电压差值达到预设电压差值阈值或所述电流差值达到预设电流差值阈值时，输出用于充电调节的充电调节信号至所述控制模块。

4.如权利要求3所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述电压调节子模块包括：第一至第五电阻、第一至第二电容、第一运算放大器和第一二极管；

其中，第一电阻的第一端与所述备用电源连接，所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端以及第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一运算放大器的反向输入端、第一电容的第一端以及第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述第一运算放大器的输出端以及所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述信号输出子模块连接，所述第四电阻的第一端与所述控制模块的电压输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端连接。

5.如权利要求4所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述电流调节子模块包括：第六至第十电阻、第三至第四电容、第二运算放大器和第二二极管；

其中，第六电阻的第一端与所述备用电源连接，所述第六电阻的第二端与第七电阻的第一端以及第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第二运算放大器的反向输入端、第三电容的第一端以及第四电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电容的第二端、所述第二运算放大器的输出端以及所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述信号输出子模块连接，所述第九电阻的第一端与所述控制模块的电流输出端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二运算放大器的正向输入端连接。

6.如权利要求5所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述信号输出子模块包括：第十一至第十二电阻和第一光电耦合器；

其中，第十一电阻的第一端与调节电源连接，所述第十一电阻的第二端与所述第一光电耦合器的第一端连接，所述第十二电阻的第一端与信号电源连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述光电耦合器的第二端以及所述控制模块的信号输入端连接。

7.如权利要求6所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述电压变换模块包括：第五至第六电容、第一变压器、第一MOS管和第三二极管；

其中，所述第一变压器的第一端分别与所述输入电源的输出端以及所述第五电容的第一端连接，所述第一变压器的第二端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一变压器的第三端与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述第六电容的第一端以及备用电源的电源端连接，所述第一MOS管的栅极与所述控制模块的信号输出端连接，所述第五电容、第六电容、第一变压器的第四端以及第一MOS管的源极接地。

8.如权利要求6所述的备用电源充电电路，其特征在于，所述备用电源充电电路还包括：隔离模块；

其中，所述隔离模块与所述控制模块的信号输出端以及所述第一MOS管的栅极连接；

所述隔离模块，用于将所述输入电源与所述控制模块、所述调节模块以及所述检测模块进行隔离。

9.一种备用电源充电装置，其特征在于，所述备用电源充电装置包括权利要求1-8任一项所述的备用电源充电电路。

10.一种基于权利要求9所述的备用电源充电装置的备用电源充电方法，其特征在于，所述备用电源充电方法包括：

检测所述备用电源的充电回路中的当前电压信号和当前电流信号；

在所述当前电压信号和当前电流信号满足预设条件时输出充电调节信号；

根据所述充电调节信号生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号对备用电源的充电状态进行调节。

Images