CN205753470U - 一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，包括：供电电源、限流限压充电模块、系统供电模块、电压隔离采样电路、低压迟滞保护电路，所述供电电源与所述限流限压充电模块、外接负载分别相连；所述限流限压充电模块还与智能开关控制器蓄电池相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行限流限压充电；所述智能开关控制器蓄电池还与所述外接负载相连；所述系统供电模块与所述限流限压充电模块、所述智能开关控制器蓄电池分别相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行充电或放电；所述电压隔离采样电路、所述低压迟滞保护电路分别与所述智能开关控制器蓄电池相连。

Description

一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池保护及活化电路，特别涉及一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路。

背景技术

电力行业10kV智能开关控制器要求内部必须配置智能开关控制器蓄电池以防止线路断电后能够维持工作48小时即合分闸3次以上，而一般这种智能控制器功耗都在10几瓦以上，要求的智能开关控制器蓄电池容量也比较大，通常有铅酸电池和磷酸铁锂电池，电池规格可选用24V或12V。

智能开关控制器蓄电池特别是铅酸电池投入使用后，必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使智能开关控制器蓄电池贮存电能及时地恢复容量，以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验智能开关控制器蓄电池容量参数，以及促进电极活性物质的活化反应。

智能开关控制器蓄电池充电和放电状况的好坏，将直接影响到智能开关控制器蓄电池的电性能及使用寿命。智能开关控制器蓄电池充电的方法有很多，选择科学合理的充电方法将会大大提高智能开关控制器蓄电池的维护效果。

对智能开关控制器蓄电池的保护和活化方法需要适应户外恶劣的气候条件下长期工作的环境，需要更加稳定的性能。如果电池寿命过短，后续的维修更换工作较为繁琐，经济效益较低。现在对智能开关控制器蓄电池的保护和活化方法比较多，但大多功能比较单一。

实用新型内容

为了解决现有技术中无法对智能开关控制器蓄电池进行有效保护及活化的技术问题，本实用新型提出了一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路。

本实用新型的一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，包括：

供电电源、限流限压充电模块、系统供电模块、电压隔离采样电路、低压迟滞保护电路，

所述供电电源与所述限流限压充电模块、外接负载分别相连；

所述限流限压充电模块还与智能开关控制器蓄电池相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行限流限压充电；

所述智能开关控制器蓄电池还与所述外接负载相连；

所述系统供电模块与所述限流限压充电模块、所述智能开关控制器蓄电池分别相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行充电或放电；

所述电压隔离采样电路、所述低压迟滞保护电路分别与所述智能开关控制器蓄电池相连。

优选的，当所述智能开关控制器蓄电池充满且所述供电电源接通时，所述供电电源为所述外接负载供电；

当所述供电电源断开时，所述智能开关控制器蓄电池为所述外接负载供电。

优选的，所述低压迟滞保护电路为去抖动电路，用于消除在所述供电电源断开后智能开关控制器蓄电池放电到最低电压点时的硬件抖动。

优选的，还包括：活化开关控制单元，所述活化开关控制单元连接在所述供电电源与所述限流限压充电模块之间。

优选的，所述活化开关控制单元包括：电源管理模块ACT-BAT、电阻R48、电容C22、光耦U8、电阻R7、发光二极管LED1、电阻R12、电阻R13、电阻R15、二极管D1、场效应管Q1、电阻R14、三极管Q4，

所述电源管理模块ACT-BAT通过所述电阻R48与所述电容C22的第一端相连，所述电容C22的第二端接地；

所述光耦U8的输入端1、2分别与所述电容C22的两端相连，输出端3接地，输出端4与所述电阻R12的第一端、R13的第二端、三极管Q4的基极相连；

所述R12的第二端与所述三极管Q4的发射极相连并共同接地，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R14的第二端相连；

所述电阻R14的第一端、所述电阻R15的第二端、所述二极管D1的正极、所述场效应管Q1的栅极相连；

所述电阻R7的第一端、电阻R13的第一端、电阻R15的第一端、二极管D1的负极、场效应管Q1的源极相连；

所述电阻R7的第二端与所述发光二极管LED1的正极相连，所述发光二极管LED1的负极接地。

本实用新型的一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，能够为10kV智能开关控制器内的智能开关控制器蓄电池提供较为全面的保护和活化功能。本实用新型通过智能开关控制器蓄电池电压隔离采样电路、充电控制、过放电保护、活化控制等主要手段，延长了智能开关控制器蓄电池的使用寿命，可大大降低户外智能开关控制器的后期维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路的结构示意图；

图2是本实用新型中活化开关控制单元6的电路示意图；

图3是本实用新型中低压迟滞保护电路5的电路示意图；

图4是本实用新型中电压隔离采样电路4的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的几个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了解决现有技术中无法对智能开关控制器蓄电池进行有效保护及活化的技术问题，本实用新型提出了一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路。

如图1所示，本实用新型的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，包括：供电电源1、限流限压充电模块2、系统供电模块3、电压隔离采样电路4、低压迟滞保护电路5，所述供电电源1与所述限流限压充电模块2、外接负载分别相连；所述限流限压充电模块2还与智能开关控制器蓄电池相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行限流限压充电；所述智能开关控制器蓄电池还与所述外接负载相连；所述系统供电模块3与所述限流限压充电模块2、所述智能开关控制器蓄电池分别相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行充电或放电；所述电压隔离采样电路4、所述低压迟滞保护电路5分别与所述智能开关控制器蓄电池相连。如图4所示，为电压隔离采样电路4的电路示意图，电压隔离采样电路是集成电路领域的公知常识，在此不再赘述。

智能开关控制器蓄电池可以选用24V/10AH规格铅酸电池或磷酸铁锂电池，供电电源1一般30V左右，供电及充电开关可100V/13A左右的P-MOS如IRFR5410PBF，低端开通比较容易实现，电池放电开关选用同样规格。

优选的，当所述智能开关控制器蓄电池充满且所述供电电源接通时，所述供电电源1为所述外接负载供电；当所述供电电源断开时，所述智能开关控制器蓄电池为所述外接负载供电。

本实用新型的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，在正常运行时，系统供电模块3对智能开关控制器蓄电池进行充电或放电，如果智能开关控制器蓄电池充满，负载将直接通过供电电源1供给，不取用智能开关控制器蓄电池电源；当供电电源1断开时，将不间断切换到智能开关控制器蓄电池给负载供电。其中限流限压充电模块2完成限流限压充电功能，放电保护保证电池不过放电，同时低压迟滞保护电路5增加迟滞功能防止了低压时抖动。

优选的，所述低压迟滞保护电路5为去抖动电路，用于消除在所述供电电源断开后智能开关控制器蓄电池放电到最低电压点时的硬件抖动。

优选的，如图1所示，本实用新型的保护及活化电路还包括：活化开关控制单元6，所述活化开关控制单元6连接在所述供电电源1与所述限流限压充电模块2之间。当智能开关控制器蓄电池使用一定年限后需要对其进行活化，可通过活化开关控制单元6进行活化。

如图2所示，活化开关控制单元6包括：电源管理模块ACT-BAT、电阻R48、电容C22、光耦U8、电阻R7、发光二极管LED1、电阻R12、电阻R13、电阻R15、二极管D1、场效应管Q1、电阻R14、三极管Q4，所述电源管理模块ACT-BAT通过所述电阻R48与所述电容C22的第一端相连，所述电容C22的第二端接地；所述光耦U8的输入端1、2分别与所述电容C22的两端相连，输出端3接地，输出端4与所述电阻R12的第一端、R13的第二端、三极管Q4的基极相连；所述R12的第二端与所述三极管Q4的发射极相连并共同接地，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R14的第二端相连；所述电阻R14的第一端、所述电阻R15的第二端、所述二极管D1的正极、所述场效应管Q1的栅极相连；所述电阻R7的第一端、电阻R13的第一端、电阻R15的第一端、二极管D1的负极、场效应管Q1的源极相连；所述电阻R7的第二端与所述发光二极管LED1的正极相连，所述发光二极管LED1的负极接地。

活化开关控制单元6的工作方式为：MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)通过电源管理模块ACT_BAT下发一高电平指令使光耦U8开通，进而关闭Q1，关闭充电通路和供电电源通路，负载系统改由智能开关控制器蓄电池供电。电池电压采用ADC方式通过隔离器件HCNR201传输给MCU，精度高且隔离耐压等级较高，能有效防护MCU受外界的干扰。当电池放电到设定最低值前，MCU再通过电源管理模块ACT_BAT调至低电平，重新启动充电通路和供电电源通路，如此循环即可完成智能开关控制器蓄电池的活化。

本实用新型的低压迟滞保护电路5能够在主供电电源断开后电池放电到最低电压点，保证硬件关闭时不至于抖动。如图3所示为本实用新型中低压迟滞保护电路5的电路示意图，图3示出了低压迟滞保护电路5的一种电路结构，但本领域技术人员应当了解，由于低压迟滞保护电路5为去抖动电路，去抖动电路为集成电路领域的公知常识，因此，本实用新型的保护范围应当包含所有能够实现去抖动功能的电路。

电池过放电保护采用CN301低功耗电池监测IC技术，该IC技术成熟，成本低廉，适合做通用的电池电压监测。当电池电压低于设定的下行阈值时，CN301输出低电平，当电池电压大于上行阈值时，CN301输出高电平，并且下行阈值和上行阈值两者有固定的电压差，即迟滞。迟滞可以消除由于被监测电源噪声或者由于负载突变导致的电池电压不稳定而引起的监测输出紊乱。

ADC的隔离传输采用线性光耦HCNR201，具有±5％的传输增益误差和±0.05％的线性误差，DC～1MHz的带宽，0～15V的输入/输出范围，本案例中，线性光耦输入电流为Ipd1＝V_BAT*(R51/R51+R49)/R50，输出电流Ipd2＝Ipd1，输出电压VO＝Ipd2*R47，选R47＝R50，则IO＝V_BAT*(R51/R51+R49)。需要注意的是R50要远大于R49+R51，才能准确。运放电源选用线性稳压器能减小噪声，提高ADC精度。

本实用新型的一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，能够为10kV智能开关控制器内的智能开关控制器蓄电池提供较为全面的保护和活化功能。本实用新型通过智能开关控制器蓄电池电压隔离采样电路、充电控制、过放电保护、活化控制等主要手段，延长了智能开关控制器蓄电池的使用寿命，可大大降低户外智能开关控制器的后期维护成本。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，其特征在于，包括：

供电电源、限流限压充电模块、系统供电模块、电压隔离采样电路、低压迟滞保护电路，

所述供电电源与所述限流限压充电模块、外接负载分别相连；

所述限流限压充电模块还与智能开关控制器蓄电池相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行限流限压充电；

所述智能开关控制器蓄电池还与所述外接负载相连；

所述系统供电模块与所述限流限压充电模块、所述智能开关控制器蓄电池分别相连，为所述智能开关控制器蓄电池进行充电或放电；

所述电压隔离采样电路、所述低压迟滞保护电路分别与所述智能开关控制器蓄电池相连。

2.根据权利要求1所述的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，其特征在于，当所述智能开关控制器蓄电池充满且所述供电电源接通时，所述供电电源为所述外接负载供电；

当所述供电电源断开时，所述智能开关控制器蓄电池为所述外接负载供电。

3.根据权利要求1所述的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，其特征在于，所述低压迟滞保护电路为去抖动电路，用于消除在所述供电电源断开后智能开关控制器蓄电池放电到最低电压点时的硬件抖动。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，其特征在于，还包括：活化开关控制单元，所述活化开关控制单元连接在所述供电电源与所述限流限压充电模块之间。

5.根据权利要求4所述的智能开关控制器蓄电池的保护及活化电路，其特征在于，所述活化开关控制单元包括：电源管理模块ACT-BAT、电阻R48、电容C22、光耦U8、电阻R7、发光二极管LED1、电阻R12、电阻R13、电阻R15、二极管D1、场效应管Q1、电阻R14、三极管Q4，

所述电源管理模块ACT-BAT通过所述电阻R48与所述电容C22的第一端相连，所述电容C22的第二端接地；

所述光耦U8的输入端1、2分别与所述电容C22的两端相连，输出端3接地，输出端4与所述电阻R12的第一端、R13的第二端、三极管Q4的基极相连；

所述R12的第二端与所述三极管Q4的发射极相连并共同接地，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R14的第二端相连；

所述电阻R14的第一端、所述电阻R15的第二端、所述二极管D1的正极、所述场效应管Q1的栅极相连；

所述电阻R7的第一端、电阻R13的第一端、电阻R15的第一端、二极管D1的负极、场效应管Q1的源极相连；

所述电阻R7的第二端与所述发光二极管LED1的正极相连，所述发光二极管LED1的负极接地。