CN1556573A - 实时在线式不间断直流电源 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种实时在线式不间断直流电源，它包括：AC/DC变换模块，二次电池组，充电单元和CPU监控单元，所述AC/DC变换模块的输出电压高于二次电池组的输出电压值，所述AC/DC变换模块和二次电池组的输出电路中分别串接有二极管D1和D2，所述二极管D1导通则由AC/DC转换模块向负载供电，所述二极管D2导通则由二次电池组向负载供电。它完全实时在线，零切换时间；二次电池组无需处于长期浮充状态，给予电池更好的保护；实时检测电池状态，自动维护电池性能，实行智能管理。

Description

实时在线式不间断直流电源
技术领域
本发明涉及一种实时在线式不间断直流电源。
背景技术
现代生活中，各种各样的电源充满了我们的左右，随着科技的发展，人民生活水平的日益提高，我们对不间断直流电源的需求越来越大，要求则越来越高。现有的技术是通过将二次电池组的输出直接并联于AC/DC模块和负载设备之间，来获得实时在线、零切换时间；或是通过检测电路，不断检测系统是否掉电，来决定是否进行电路切换，由二次电池组提供输出电源。
第一种方式，将会使二次电池组一直处于浮充状态，这是以牺牲二次电池组寿命为代价的，对于二次电池组来说，一直处于浮充状态，也就是一直处于过充状态，久而久之，电池的寿命就在等待中耗尽了。同时由于二次电池组一直处于浮充状态，无法对电池的真实荷电量和性能进行判断，对电池的智能管理也就无法实现。
第二种方式，由于系统是通过不断检测系统是否掉电，来决定是否由二次电池组提供输出电源，这将会因切换电路，而不能获得实时在线、零切换时间。
在现有技术中无论电池处于什么状态，都采用同一种固定的充电模式，极大的损坏了电池组的寿命，另外无法正确判断电池的荷电量和性能，由于缺乏对电池真实情况的了解，将会导致电池临近失效而不知，在系统掉电时无法得到足够的输出，造成事故。
现有技术中由于没有配置通讯功能的模块，无法实现远程监控。
现有技术中由于没用采用模块式设计，当用户对功率有不同需求时，无法通过灵活搭配不同功率的模块，来满足各种要求。
发明内容
本发明需解决的技术问题，是为了克服在通常已有技术中，不间断直流电源实现完全实时在线、零切换时间和避免二次电池组长期处于浮充状态之间的矛盾，而提供的一种实时在线式不间断直流电源。
本发明是依靠以下的技术方案来实现的：一种实时在线式不间断直流电源，它包括：AC/DC变换模块，用于在有交流电输入时，将交流电源变换成直流电源对负载供电；二次电池组，用于在无交流输入时对负载供电；充电单元，用于在监控单元的控制下对二次电源进行充电；所述AC/DC变换模块的输出电压高于二次电池组的输出电压值，所述AC/DC变换模块和二次电池组的输出电路中分别串接有二极管，AC/DC变换模块输出电路中的二极管导通则由AC/DC转换模块向负载供电，二次电池组的输出电路中的二极管导通则由二次电池组向负载供电。
在本发明中，所述监控单元为CPU监控单元，用于检测二次电池组的状态参数，计算二次电池组的荷电量，控制充电单元的充电，所述CPU监控单元用于根据二次电池组的状态，控制充电单元对二次电池组进行小电流维护式充电或普通充电。
在本发明中它还包括现场显示单元，用于对所述CPU监控单元检测到的二次电池组的状态参数进行结果显示。
另外本发明中还包括远程通讯单元，用于对系统状态的远程监控。
采用如上技术方案后，当有交流输入电源时，与AC/DC变换模块串接的二极管导通，与二次电池组串接的二极管截止，输出电源由AC/DC变换模块提供，二次电池组无需处于常见的长期浮充状态，而是处于闲置状态，给予电池更好的保护；当没有交流输入电源时，与AC/DC变换模块串接的二极管截止，与二次电池组串接的二极管导通，输出电源由二次电池组提供，完全实时在线，零切换时间。CPU监控单元实时检测电池状态参数，如：电压、电流、温度等，计算二次电池组的荷电量，根据实际情况，决定是否对电池进行充电以及充电方式，可有效避开在恶劣工况下对电池充电，以及过充、过放等情况，自动维护电池性能，实行智能管理。CPU监控单元根据检测到的电池状态参数，判断电池的充放电性能，由现声显示单元显示结果。具有远程通讯单元，可实现远程监控。整个系统采用模块式设计，标准接口，可根据需要搭配不同功率的模块，满足各种要求。
附图说明
以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的工作流程图。
图3为本发明的CPU监控单元的软件流程图。
具体实施方式
实施例：参照附图，一种实时在线式不间断直流电源，它包括：AC/DC变换模块，二次电池组，充电单元，CPU监控单元，现场显示单元和远程通讯单元。充电单元与二次电池组、二极管D2依次串接，然后与AC/DC转换模块、二极管D1并接在一起向负载设备提供直流电源。
实施例中结合输出标称电压为DC48V，功率为1KW的电源，进行说明，具体指标如下：
输入电源：AC220V±15％或AC110V±15％；
输出电源：DC48V(44V-54V)；
最大输出电流：20A；
交流断电后，电池供电持续时间大于12h；
AC/DC变换模块以恒压源方式设计，可根据用户需求调整AC/DC模块功率大小，在本实施例中参数如下：
输入：AC220V±15％或AC110V±15％；
输出：DC54V±0.5V；
最大输出电流：20A；
二次电池组可根据用户需求配备不同类别和型号的电池，本实施例中参数如下：标称电压DC48V，容量40Ah
充电单元是由CPU监控单元调控输出的AC/DC变换模块，可根据需要进行恒流或恒压充电，其功率亦可根据用户需求调整，本实施例中参数如下：
输入：AC220V±15％或AC110V±15％；
电流输出范围：0.5A～2A；
最大输出电压：DC52V±0.1V；
CPU监控单元是整个系统的核心部分，它具备以下功能：
实时监控二次电池组在系统运行过程中的状态，能够在线测量二次电池组的电流、温度、电压等数据进行数据采集；处理、分析检测的数据，计算电池组的荷电量、电池的健康度，依照数学模型，进行SOC估算和SOH评判，判断根据预定的管理策略确定对电池采取管理措施。当电池组安全阀值大于设定值时，不需要对电池组充电，可将电池组的状态进行现场显示或通过通讯接口传送至上位机。当电池组安全阀值小于设定值时，判断电池组是否提供输出电源，如果在进行提供输出电源，则不进行充电；如果处于闲置状态，再通过判断荷电量决定是否充电。当充电条件优越时且电池健康度大于设定值时，对电池组进行普通充电，如果充电条件比较恶劣时，但荷电量又低于设定的最低荷电量时则对电池组进行小电流维护式充电。
因此CPU监控单元可实现智能充电、放电、搁置、维护、报警等；具有自检和诊断功能，能够实时的对系统内部的故障进行检测和报警；根据用户需求，保证电池必须的最低荷电量，确保交流断电后，电池供电持续时间大于12h。
现场显示单元清晰显示系统状态如：电池荷电量、电池运行状态、电池健康度、电池故障报警、非正常使用报警、系统故障报警指示等，方便现场调试、维修。
远程通讯单元可根据用户需求确定通讯方式和通讯协议，能与主机实现通讯，根据用户需求传递所需信息(如：电池状态、系统状态等)。
AC/DC变换模块的输出电压Um为54V，高于二次电池组的输出电压值Ud52V。当有交流输入电源时，AC/DC变换模块工作，二极管D1导通，二极管D2截止，由AC/DC变换模块向负载提供电源。当没有交流输入时，AC/DC变换模块没有输出，二极管D2导通，二极管D1截止，由二次电池组向负载供电。

Claims (5)

1、一种实时在线式不间断直流电源，它包括：AC/DC变换模块，用于在有交流电输入时，将交流电源变换成直流电源对负载供电；二次电池组，用于在无交流输入时对负载供电；充电单元，用于在监控单元的控制下对二次电池组进行充电；其特征在于所述AC/DC变换模块的输出电压高于二次电池组的输出电压值，所述AC/DC变换模块和二次电池组的输出电路中分别串接有二极管D1和D2，所述二极管D1导通则由AC/DC转换模块向负载供电，所述二极管D2导通则由二次电池组向负载供电。
2、按权利要求1所述的实时在线式不间断直流电源，其特征在于：所述监控单元为CPU监控单元，用于检测二次电池组的状态参数，计算二次电池组的荷电量，控制充电单元的充电。
3、按权利要求2所述的实时在线式不间断直流电源，其特征在于：所述CPU监控单元用于根据二次电池组的状态，控制充电单元对二次电池组进行小电流维护式充电或普通充电。
4、按权利要求1所述实时在线式不间断直流电源，其特征在于：它还包括现场显示单元，用于对所述CPU监控单元检测到的电池状态参数进行结果显示。
5、按权利要求1所述实时在线式不间断直流电源，其特征在于：它还包括远程通讯单元，用于对系统状态的远程监控。
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