CN215817631U - 一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块，包括外部电源，后备电源，设备供电模式管理模块分别与外部电源和后备电源连接，进线电流监测模块分别与外部电源和设备供电模式管理模块连接，电池充电电流动态调整模块分别与外部电源和后备电源连接，电池电压监测模块分别与后备电源和电池充电电流动态调整模块连接；电池充电电流动态调整模块根据电池内电压的大小动态调整向后备电源充电电流的大小，进而避免出现后备电源出现过冲的现象；当进线电流监测模块监测到外部电源发生断电时，设备供电管理模块将选择使用后备电源向负载供电；当恢复供电时，设备供电管理模块将选择使用外部电源向负载供电。

Description

一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块

技术领域

本实用新型涉及电池充放电技术领域，特别涉及一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 。

背景技术

一二次融合成套开关设备的后备电池，由于没有设置冲放电管理模块，外部电源在正常供电时会一直对后备电池进行充电，导致后备电池出现过冲电，过充电不仅会浪费电能，而且过充电会使电池内部的温度升高，具体原因是，过充电使得电池产生电解水的副反应，由于电池正极产生氧气转移到负极发生氧复合反应，会发生热量，因此过充电量实际转换成热量使电池温度升高，若不加以控制，会造成大量失水，严重者造成“热失控”容量剧减，甚至变形等故障。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，以解决现有技术中一二次融合成套开关设备在使用中会出现后备电池过冲问题。

为实现上述目的，本实用新型一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块的技术方案是：包括

外部电源；

后备电源；

设备供电模式管理模块，分别与所述外部电源和所述后备电源连接；

进线电流监测模块，分别与所述外部电源和所述设备供电模式管理模块连接；

电池充电电流动态调整模块，分别与所述外部电源和所述后备电源连接；

电池电压监测模块，分别与所述后备电源和电池充电电流动态调整模块连接。

有益效果：初始状态下，外部电源会同时向负载供电以及向后备电源充电，通过设置电池电压监测模块时时监测电池内电压的大小，电池充电电流动态调整模块根据电池内电压的大小动态调整向后备电源充电电流的大小，进而避免出现后备电源出现过冲的现象；当进线电流监测模块监测到外部电源发生断电时，设备供电管理模块将选择使用后备电源向负载供电；当进线电流监测模块监测到外部电源恢复供电时，设备供电管理模块将选择使用外部电源向负载供电。

进一步的，所述设备供电模式管理模块包括电源切换控制电路，所述电源切换控制电路包括两个肖特基二极管VD1和VD2，所述外部电源一端与所述电池充电电流动态调整模块连接，另一端与所述肖特基二极管VD1连接，所述后备电源的一端与所述电池充电电流动态调整模块连接，另一端与DC/DC转换器连接，所述DC/DC转换器的一端与所述肖特基二极管VD2连接，所述肖特基二极管VD1和所述肖特基二极管VD2共同与负载连接，所述外部电源、所述后备电源以及所述DC/DC转换器均设置有接地线。

有益效果：本电路结构简单，不仅方便连接，而且成本较低。

进一步的，所述进线电流监测模块为电流互感器，所述电流互感器为电磁式电流互感器。

有益效果：电磁式电流互感器不仅成本低，寿命长，而且结构简单，便于工作人员的维护。

进一步的，所述后备电源为铅酸电池，所述电池充电电流动态调整模块包括电池充电管理电路，所述电池充电管理电路包括充电芯片CN3717。

有益效果：铅酸电池不仅供电电压稳定，可靠性高，而且成本低，便于工作人员维护；CN3717不仅体积较小，而且具有涓流、恒流、过充电和浮充电模式，能够独立的对铅酸电池的充电进行自动管理，非常适合铅酸电池的充电。

进一步的，所述电池电压监测模块为电压互感器，所述电压互感器为电磁式电压互感器。

有益效果：电磁式电压互感器精度高，可以更加精确的监测电池的电压，使得电池充电电流动态调整模块可以更加精确的调整外部电源向后备电源充电电流的大小。

附图说明

图1为本实用新型一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块的系统框架；

图2为本实用新型一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块电源切换控制电路的原理图；

图3为本实用新型一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块电源电池充电管理电路的原理图。

图中：1、外部电源；2、后备电源；3、进线电流监测模块；4、设备供电模式管理模块；5、电池充电电流动态调整模块；6、电池电压监测模块；7、负载。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块，包括外部电源1、后备电源2、进线电流监测模块3、设备供电模式管理模块4、电池充电电流动态调整模块5和电池电压监测模块6，外部电源1分别与进线电流监测模块3、设备供电模式管理模块4和电池充电电流动态调整模块5连接，进线电流监测模块3与设备供电模式管理模块4连接，电池充电电流动态调整模块5分别与后备电源2和电池电压监测模块6连接，电池电压监测模块6与后备电源2连接，后备电源2与设备供电模式管理模块4连接，设备供电模式管理模块4与负载7连接。

初始状态下，外部电源1会同时向负载7供电以及向后备电源2充电，通过设置电池电压监测模块6时时监测电池内电压的大小，电池充电电流动态调整模块5根据电池内电压的大小动态调整向后备电源2充电电流的大小，进而避免出现后备电源2出现过冲的现象；当进线电流监测模块3监测到外部电源1发生断电时，设备供电管理模块将选择使用后备电源2向负载7供电；当进线电流监测模块3监测到外部电源1恢复供电时，设备供电管理模块将选择使用外部电源1向负载7供电。

如图2所示，在本实施例中，设备供电模式管理模块4包括电源切换控制电路，具体的，外部电源1的一端与电池充电电流动态调整模块5连接，另一端与肖特基二极管VD1连接，后备电源的一端与电池充电电流动态调整模块5连接，另一端与DC/DC转换器连接，DC/DC转换器的一端与肖特基二极管VD2连接，肖特基二极管VD1和肖特基二极管VD2共同与负载7连接，外部电源1、后备电源以及DC/DC转换器设置有接地线；当外部电源1正常工作时，肖特基二极管VD2的右端的电压大于左端的电压，使得肖特基二极管VD2反偏，后备电源无法通过肖特基二极管VD2，进而无法向负载7供电；当外部电源1断电时，肖特基二极管VD2的右端的电压为零，此时肖特基二极管VD2左端的电压大于右端的电压而正向导通，使得后备电源可以通过肖特基二极管VD2向负载7供电。

如图3所示，CN3717芯片自带电压检测模块，能根据检测到的电池电量在涓流、恒流、过充电和浮充电四种模式中，选择合适的模式进行充电，且芯片参数已在出厂时设置完成，无需使用者再额外设置；具体工作原理为，当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并且大于电池电压时，充电器正常工作，对电池充电。在开始充电阶段，如果电池电压低于所设置的过充电电压75.6%时，充电器自动进入涓流充电模式，此时充电电流为所设置的恒流充电电流的19%。当电池电压大于所设置的过充电电压的75.6%时，充电器进入恒流充电模式，此时充电电流由内部120mV基准电压和一个外部电阻RC设置，即充电电流为120mV/RC。在恒流充电阶段，即使电池电压再降低到过充电电压的75.6%，CN3717也不进入涓流充电模式，而是保持在恒流充电模式。当电池电压继续上升接近过充电电压时，充电器进入过充电模式，充电电流逐渐减小。当充电电流减小到EOC管脚电阻设置的过充电结束电流时，CN3717进入浮充电模式，此时BAT管脚电压被调制在浮充电电压，此时漏极开路输出 管脚内部的晶体管关断，输出为高阻态；另一个漏极开路输出管脚内部的晶体管接通，输出低电平，以指示浮充电状态。

在本实施例中，进线电流监测模块3为电流互感器，电流互感器电磁式电流互感器。

在本实施例中，电池电压监测模块6为电压互感器，电压互感器为电磁式电压互感器。电磁式电压互感器精度高，可以更加精确的监测电池的电压，使得电池充电电流动态调整模块5可以更加精确的调整外部电源1向后备电源2充电电流的大小。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，其特征在于：包括

外部电源；

后备电源；

设备供电模式管理模块，分别与所述外部电源和所述后备电源连接；

进线电流监测模块，分别与所述外部电源和所述设备供电模式管理模块连接；

电池充电电流动态调整模块，分别与所述外部电源和所述后备电源连接；

电池电压监测模块，分别与所述后备电源和所述电池充电电流动态调整模块连接。

2.根据权利要求1所述的一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，其特征在于：所述设备供电模式管理模块包括电源切换控制电路，所述电源切换控制电路包括两个肖特基二极管VD1和VD2，所述外部电源一端与所述电池充电电流动态调整模块连接，另一端与所述肖特基二极管VD1连接，所述后备电源的一端与所述电池充电电流动态调整模块连接，另一端与DC/DC转换器连接，所述DC/DC转换器的一端与所述肖特基二极管VD2连接，所述肖特基二极管VD1和所述肖特基二极管VD2共同与负载连接，所述外部电源、所述后备电源以及所述DC/DC转换器均设置有接地线。

3.根据权利要求2所述的一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，其特征在于：所述进线电流监测模块为电流互感器，所述电流互感器为电磁式电流互感器。

4.根据权利要求3所述的一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，其特征在于：所述后备电源为铅酸电池，所述电池充电电流动态调整模块包括电池充电管理电路，所述电池充电管理电路包括充电芯片CN3717。

5.根据权利要求4所述的一二次融合成套开关设备电容取能充放电管理模块 ，其特征在于：所述电池电压监测模块为电压互感器，所述电压互感器为电磁式电压互感器。

Images