CN114930674B - 使用状态灯的转换器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用储能设备(6)向负载设备(2)提供供电电流的转换器单元。该转换器单元(1)包括：控制装置(7)，该控制装置被配置为设置至少一个充电参数和/或充电模式并且基于所设置的充电参数和/或所设置的充电模式控制对储能设备(6)的充电；以及用于电连接两极状态指示灯(8)的至少第一端子(S1)、第二端子(S2)和第三端子(S3)，其中控制装置(7)被配置为检测两极状态指示灯(8)连接到第一端子(S1)、第二端子(S2)和第三端子(S3)中的哪一者，并且被配置为基于检测结果设置至少一个充电参数和/或充电模式。

Description

使用状态灯的转换器单元
技术领域
本发明在转换器的领域中，尤其在用于应急照明的转换器的领域中，用于供应负载电流。本发明提供了一种转换器单元，该转换器单元具有用于选择应急照明设备的储能设备的充电参数和/或充电模式的接口。
背景技术
在应急照明系统中，应急转换器(有时也称为转换器、镇流器或驱动器设备)用于在干线电源发生故障的情况下向应急照明设备提供供电电流达预先确定的时间。在干线电源发生故障的情况下，使用储存在储能设备(诸如可再充电电池)中的能量维持或激活电流供应源达额定服务时间。该额定服务时间限定电池放电持续时间，在此期间需要应急转换器单元以预先确定的驱动电流驱动应急灯。该预先确定的驱动电流是使得连接的灯能够完成其提供应急灯级别的任务达额定服务时间的最小负载电流。
在许多系统中，应急灯系统的功能必须通过执行功能测试来以预定义的间隔进行测试，并且功能必须在应急设备的操作期间使用内置测试装备来持续监测。在进行此类测试之后或在设备遇到电力故障之后，必须对储能设备进行再充电。
包括充电电压特性和/或充电电流特性的充电参数(充电电流和/或电压)和充电模式取决于储能设备的类型，并且有时取决于操作条件。通常，NiCd电池以恒定电流充电，而NiMh电池受益于脉冲充电。
为了覆盖不同类型的电池和应用，转换器单元可以被设计成使用不同的充电参数和/或充电模式进行充电，其中由用户通过操作内置在转换器单元中或经由接口的端子连接到转换器单元的跳线开关或DIP开关来选择充电参数和/或模式。
然而，额外的开关和端子增加了转换器单元的总成本，并且在应急转换器单元设备的外壳组件处包括相当大的空间。
发明内容
本发明的一个目标是克服上文提到的缺点并且提供用于普遍使用的改进的转换器单元。更具体地，本发明的一个目标是提供一种转换器、应急灯和用于设置应急转换器单元设备的至少一个充电参数和/或充电模式的方法，利用其，可以容易地执行充电过程的配置，并且利用其，可以降低转换器/应急灯的成本和复杂性。
根据本发明，用于使用储能设备向负载设备提供供电电流的转换器单元包括：控制装置，该控制装置被配置为设置至少一个充电参数和/或充电模式以用于对储能设备进行充电并且基于所设置的充电参数和/或所设置的充电模式控制对储能设备的充电；以及用于电连接两极状态指示灯的至少第一端子、第二端子和第三端子，其中控制装置被配置为检测两极状态指示灯连接到第一端子、第二端子和第三端子中的哪一者并且基于检测结果设置至少一个充电参数和/或充电模式。
两极状态指示灯可至少指示功能测试、电力故障(应急灯模式)、常开或非常开操作、充电过程和/或应急转换器单元设备的故障。
通过本发明，可以通过将指示灯连接到三个端子中的两个端子，如跳线，来选择充电参数和/或充电模式。以此方式，即使已经设置用于指示灯的端子，也不需要用于选择充电参数和/或充电模式的附加端子或开关。
为了增加连接选项和可选充电参数和/或充电模式的数量，转换器单元可以包括用于连接两极状态指示灯的多于三个端子，其中控制装置被配置为在用于将两极状态指示灯连接到端子的至少两个连接选项之间进行区分，并且被配置为基于分配诸如表来设置至少一个充电参数和/或充电模式，该分配诸如表将预先确定的充电参数和/或预先确定的充电模式分配给两个连接选项中的每个连接选项。
替代地或另外地，可以通过使用发光二极管作为两极状态指示灯来增加可选充电参数和/或充电模式的数量，其中控制装置被配置为检测所连接的发光二极管的极性并且基于所检测到的极性来设置至少一个充电参数和/或充电模式。
至少三个端子不必仅是用于连接两极状态指示灯的端子，而且还可以是用于连接可由用户操作的一个或多个开关的端子。开关可以连接到未占用端子或并联连接到占用端子和未占用端子。替代地或另外地，具有常开触点的开关可以并联连接到两极状态指示灯。在应急转换器单元设备的优选实施方案中，至少一个开关并联连接到端子，并且控制装置被配置为检测短路是施加在第一端子与第二端子之间，施加在第一端子与第三端子之间还是施加在第二端子与第三端子之间。
另外，控制装置可以被配置为在施加短路时，启动测试模式，在常开模式与非常开模式之间切换，在第一电池放电持续时间与第二电池放电持续时间之间切换，或者启动储能设备的充电过程。
替代地，用于设置电池放电持续时间的开关可以连接到端子，其中控制装置可以被配置为检测第一短路是否施加在第一端子与第二端子之间，第二短路是否施加在第一端子与第三端子之间，以及第三短路是否施加在第二端子与第三端子之间，并且当施加第一短路时设置第一电池放电持续时间，当施加第二短路时设置第二电池放电持续时间，并且当施加第三短路时设置第三电池放电持续时间。电池放电持续时间是在此期间需要应急转换器单元以预先确定的驱动电流驱动应急灯的时间。
至少一个充电参数可以是充电电流的值。
替代地或另外地，控制装置可以被配置为将恒定充电和脉冲充电中的至少一者设置为充电模式。
根据本发明，应急灯包括两极状态指示灯、如上所述的转换器单元和作为所述负载设备的灯。
根据本发明，用于设置如上所述的转换器单元的至少一个充电参数和/或充电模式的方法包括以下步骤：
-检测两极状态指示灯(10)连接到三极接口(9)的两个极中的哪一个极；以及
-基于检测结果设置至少一个充电参数和/或充电模式。
附图说明
现在将参照附图更详细解释本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方案的转换器单元，
图2a至图2c分别示出了处于第一配置、第二配置和第三配置中的图1中所示的转换器单元，
图3a至图3c分别示出了处于第四配置、第五配置和第六配置中的图1中所示的转换器单元，
图4示出了用于检测状态指示灯的两个连接变体中的一个连接变体的电路，并且
图5示出了根据本发明的一个实施方案的方法的流程图。
在所有附图中，相同特征由相同附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施方案的转换器单元1，该转换器单元可以是用于反恐慌照明或疏散路线照明的应急灯具的一部分。图1中所示的转换器单元1以简化的方式表示并且包括：用于以AC电压供应的输入端子L、N；照明体2连接到的输出端子E1、E2；用于对AC电压进行整流的整流器3；用于将由整流器3输出的DC电压转换为用于照明体2的工作电压的DC/DC转换器单元4；用于对连接到端子B1、B2的可再充电电池6(储能设备)进行充电的充电单元5；用于连接状态指示灯(未示出)的端子S1至S3(接口)；和用于控制DC/DC转换器4和充电单元5的控制装置7。
该控制装置7可以包括一个或多个微控制器电路或专用集成电路(ASIC)，并且控制充电单元5在例如230V/50Hz的干线电源施加到输入端子L、N时对电池6进行充电，并且在电源发生故障时将电压从电池6供应到DC/DC转换器4。
控制装置7使用连接到转换器单元1的状态指示灯8发信号通知应急照明转换器单元1的当前操作状态，如图2a至图2c所示。
状态指示灯8被安装成使得其从应急灯具外壳的外部可见，并且是发光二极管(LED)，其通过闪烁指示充电过程和通过永久发射光指示电池充满。替代地，状态指示灯8可以指示电力故障(应急灯模式)或应急转换器单元的故障。应急灯具至少包括转换器单元1、状态指示灯8、照明体2和电池6。
根据本发明，通过将状态指示灯8的两个极连接到端子S1至S3中的两个端子来选择至少一个充电参数和/或充电模式，其中将恒定电流充电模式的第一充电电流分配给图2a中所示的第一连接变体，其中状态指示灯8连接到端子S1和S2，将恒定电流充电模式的第二充电电流分配给图2b中所示的第二连接变体，其中状态指示灯8连接到端子S1和S3，并且将脉冲电流充电模式分配给第三连接变体，其中状态指示灯8连接到端子S2和S3。
状态指示灯8通过制造商或用户选择性地连接到端子S1至S3中的两个端子，以便使充电过程适应连接到端子B1、B2的电池6的类型。控制装置7将充电电流和充电模式储存到每个连接变体，优选地在将干线电源施加到输入端子L、N之后并且在启动充电过程之前，通过检测端子S1和S2、端子S1和S3以及端子S2和S3之间的负载或预先确定的电阻器来确定连接变体，并且根据所确定的连接变体设置充电电流和充电模式。此外，基于所确定的连接变体，控制装置7将信号/电压输出到端子S1和S2、端子S1和S3或端子S2和S3，以驱动状态指示灯8指示在正常操作期间如上所述的充电过程或电池充满。
图2a中的剩余端子S3、图2b中的剩余端子S2和/或图2c中的剩余端子S1可用于将开关9连接到转换器单元1，如图3a至图3c所示，其中开关9的一个极连接到未占用端子，并且另一个极连接到端子，状态指示灯8的一个极连接到该端子。
开关9是可由用户操作的按钮(常开触点)，并且控制装置7检测短路是否施加在未占用端子与任何其他端子之间，并且当施加短路时，在预设常开模式的情况下，从常开模式切换到非常开模式，或者在预设非常开模式的情况下，从非常开模式切换到常开模式。在非常开模式下，当向输入端子L、N的电源发生故障时，照明体2(灯)仅由DC/DC转换器4供应能量。开关9被安装成使得其能够从应急灯具外壳的外部操作。
在图3a中，开关9并联连接到端子S2和S3，在图3b中，开关9并联连接到端子S1和S2，并且在图3c中，开关9并联连接到端子S1和S3。
替代地或另外地，用户利用其启动测试模式的开关(常开触点)可以并联连接到状态指示灯8，其中控制装置7检测短路是否施加在端子S1至S3之间并且当检测到短路时启动测试模式，状态指示灯8连接到该端子，在该测试模式中模拟电力故障，并且使用电池6以预先确定的驱动电流供应照明体2达预先确定的时间(电池放电持续时间)。
检测可由控制装置7的微控制器或由控制装置7的分立电路执行。图4示出了控制装置7的检测电路的示例，可以利用该检测电路来检测并联连接到状态指示灯8的短路和连接到端子S1和S3或端子S2和S3的状态指示灯8的连接。
在图4中，将第一供电电压和第二供电电压分别施加到端子10和11，并且将用于检测状态指示灯8是否连接到端子S1和S3的第一信号施加到端子12，或者将用于检测状态指示灯8是否连接到端子S2和S3的第二信号施加到端子13。在第一信号从例如控制装置7的微控制器施加到端子12的情况下，接通晶体管Q2、Q1和Q3，关断晶体管Q4，并且当状态指示灯8未连接到端子S1和S3时，齐纳二极管D3是导通的，电流通过齐纳二极管D3和电阻器R11、R12，并且电阻器R12上的电压降由微控制器在端子14处检测。另一方面，当状态指示灯8连接到端子S1和S3时，二极管D3不是导通的，并且电阻器R12上的电压降变为零。此外，当并联连接到状态指示灯8的开关由用户操作时，使得短路施加在端子S1和S3之间，关断晶体管Q3，并且由微控制器在端子15处检测到的信号从低电压电平切换到高电压电平。
在第二信号施加到端子12的情况下，接通晶体管Q4、Q1和Q3，关断晶体管Q2，并且当状态指示灯8未连接到端子S2和S3时，二极管D3是导通的，电流通过二极管D3和电阻器R11、R12，并且电阻器R12上的电压降由微控制器在端子14处检测。另一方面，当状态指示灯8连接到端子S1和S3时，二极管D3不是导通的，并且电阻器R12上的电压降变为零。此外，当并联连接到状态指示灯8的开关由用户操作时，使得短路施加在端子S2和S3之间，关断晶体管Q3，并且由微控制器在端子15处检测到的信号从低电压电平切换到高电压电平。由端子14和15输出的信号由微控制器评估以分别控制充电过程并启动测试模式。
在图2a至图2c和图3a至图3c中，用户将状态指示灯8的连接线和开关9的连接线连接到端子S1至S3，该端子可以是螺栓端子或弹簧夹。
替代地，状态指示灯8和开关9可以通过三个适配器中的一个适配器连接，其中每个适配器具有用于将端子S1至S3连接在适配器的一侧上的三个引脚和用于将开关9的两个连接线和状态指示灯8的两个连接线连接在适配器的另一侧上的四个端子。在适配器中，四个端子根据图3a所示的第一连接变体、图3b所示的第二连接变体或图3c所示的第三连接变体连接到三个引脚。此外，用于第二开关的端子可以设置在另一侧上，并且适配器可以被配置为将第二开关并联连接到如上所述的状态指示灯8。利用适配器，可以防止不正确的连接，其中正确的适配器由制造商推荐或与电池6一起销售。
替代地，单个适配器可以通过内置到适配器中的DIP开关提供树连接变体，其中DIP开关由用户操作以连接引脚和四个或更多个端子，从而建立三个连接变体中的一个连接变体。
可以通过使用发光二极管(LED)作为两极状态指示灯来增加可选充电参数和/或充电模式的数量，其中然后控制装置被配置为检测所连接的发光二极管的极性并且检测发光二极管连接到端子S1和S2、端子S1和S3和端子S2和S3中的哪两个端子，并且被配置为基于表设置充电参数和/或充电模式，该表指示到极性和连接变体的每个组合的充电参数和/或充电模式。极性也可由DIP开关改变/设置。
图5示出了非常简单的流程图，其示出了通过上文详细描述的方法执行的单个步骤。

Claims (10)

1.一种用于使用储能设备(6)向负载设备(2)提供供电电流的转换器单元，所述转换器单元(1)包括：
控制装置(7)，所述控制装置被配置为设置至少一个充电参数和/或充电模式，并且基于所设置的充电参数和/或所设置的充电模式控制对所述储能设备(6)进行充电的过程；其特征在于，所述转换器单元(1)还包括用于电连接两极状态指示灯(8)的至少第一端子(S1)、第二端子(S2)和第三端子(S3)，其中
所述控制装置(7)被配置为检测所述两极状态指示灯(8)连接到所述第一端子(S1)、所述第二端子(S2)和所述第三端子(S3)中的哪两者，并且被配置为基于检测结果设置所述至少一个充电参数和/或所述充电模式。
2.根据权利要求1所述的转换器单元，其中
所述控制装置(7)被配置为在用于将所述两极状态指示灯(8)连接到所述第一端子(S1)、所述第二端子(S2)和所述第三端子(S3)中的两者的至少两个连接选项之间进行区分，并且被配置为基于分配/表来设置所述至少一个充电参数和/或所述充电模式，所述分配/表将预先确定的充电参数和/或预先确定的充电模式分配给所述两个连接选项中的每个连接选项。
3.根据权利要求1或2所述的转换器单元，其中
所述第一端子(S1)、所述第二端子(S2)和所述第三端子(S3)被配置为连接发光二极管作为所述两极状态指示灯(8)；并且
所述控制装置(7)被配置为检测所连接的发光二极管的极性并且还基于所检测到的极性来设置所述至少一个充电参数和/或所述充电模式。
4.根据权利要求1所述的转换器单元，其中
所述控制装置(7)被配置为检测短路是施加在所述第一端子(S1)与所述第二端子(S2)之间，施加在所述第一端子(S1)与所述第三端子(S3)之间还是施加在所述第二端子(S2)与所述第三端子(S3)之间。
5.根据权利要求4所述的转换器单元，其中
所述控制装置(7)被配置为在施加所述短路时，启动测试模式、在常开模式与非常开模式之间切换、在第一电池放电持续时间与第二电池放电持续时间之间切换、或者启动所述储能设备的充电过程。
6.根据权利要求4所述的转换器单元，其中
所述控制装置(7)被配置为检测第一短路是否施加在所述第一端子(S1)与所述第二端子(S2)之间，第二短路是否施加在所述第一端子(S1)与所述第三端子(S3)之间，以及第三短路是否施加在所述第二端子(S2)与所述第三端子(S3)之间，并且当施加所述第一短路时设置第一电池放电持续时间，当施加所述第二短路时设置第二电池放电持续时间，并且当施加所述第三短路时设置第三电池放电持续时间。
7.根据权利要求1所述的转换器单元，其中
所述至少一个充电参数是充电电流的值。
8.根据权利要求1所述的转换器单元，其中
所述控制装置(7)被配置为将恒定充电和脉冲充电中的至少一者设置为所述充电模式。
9.一种应急灯，所述应急灯包括根据权利要求1至8中任一项所述的转换器单元、两极状态指示灯(8)和作为所述负载设备(2)的灯。
10.一种用于设置用于对储能设备(6)进行充电的转换器单元(1)的至少一个充电参数和/或充电模式的方法，其中所述转换器单元(1)包括用于连接两极状态指示灯(8)的三极接口，所述方法包括以下步骤：
检测所述两极状态指示灯(8)连接到所述三极接口的哪两个极；以及
基于检测结果设置所述至少一个充电参数和/或所述充电模式。
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