CN108258754A - 一种充放电快速无缝切换*** - Google Patents

一种充放电快速无缝切换*** Download PDF

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Abstract

一种充放电快速无缝切换***，包括：电池组、电池管理单元、充放电控制单元、供电单元、显示单元和防反接二极管组，电池组的总正输出端依次顺序通过充放电控制单元和防反接二极管组与外接负载或者充电电源的总正端连接，总负输出端与外接负载或者充电电源的总负端连接；供电单元的第一输入端与电池组的总正输出端连接，第二输入端与电池组的总负输出端连接，第一输出端与电池管理单元的电源输入端连接，第二输出端与显示单元的输出端连接；电池管理单元的第一电源输出端与显示单元的第一输入端连接。本发明可实现充放电过程的快速无缝切换。

Description

一种充放电快速无缝切换***
技术领域
本发明涉及充放电领域，特别是涉及一种充放电快速无缝切换***。
背景技术
在不间断电源***中，通常设置有充电回路和放电回路，充电回路由充电继电器进行控制实现充电电源对***的充电工作，放电回路由放电继电器进行控制实现***对外接负载的放电工作。在***初始化状态时，充电继电器和放电继电器都处于断开状态，在***需要充电的时候控制单元输出控制信号闭合充电继电器，导通充电回路，实现对***的充电工作；在***需要放电时，控制单元输出控制信号先断开充电继电器，后闭合放电继电器，实现***的放电工作。
继电器作为一种机械装置，完全闭合和完全断开均需要一定的时间。当***充满电时，在市电突然失去电力的情况下***需要马上对外接负载进行供电，以防止市电的突然丢失而对外接负载造成损坏；当***放电到欠压时，此时市电电力又突然恢复时需要马上对***进行充电以防止***放电欠压对***内部元器件造成的损坏。因此，如何实现***充放电状态的快速无缝切换是急需解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种充放电快速无缝切换***。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种充放电快速无缝切换***，包括：电池组、电池管理单元、充放电控制单元、供电单元、显示单元和防反接二极管组，所述电池组的总正输出端依次顺序通过所述充放电控制单元和所述防反接二极管组与外接负载或者充电电源的总正端连接，总负输出端与外接负载或者充电电源的总负端连接；
所述供电单元的第一输入端与所述电池组的总正输出端连接，第二输入端与所述电池组的总负输出端连接，第一输出端与所述电池管理单元的电源输入端连接，第二输出端与所述显示单元的输出端连接；
所述电池管理单元的第一电源输出端与所述显示单元的第一输入端连接，第二电源输出端与所述显示单元的第二输入端连接，第三电源输出端与所述显示单元的第三输入端连接，第一输出控制端与所述充放电控制单元的充电输入控制端连接，第二输出控制端与所述充放电控制单元的放电输入控制端连接。
在其中一个实施例中，所述充放电控制单元包括充电控制回路和放电控制回路，所述充电控制回路包括第一继电器K1和第一二极管D1，所述第一继电器K1的充电输入控制端作为所述充放电控制单元的充电输入控制端，所述第一继电器K1的一端与所述电池组的总正输出端连接，另一端串联所述第一二极管D1后与所述防反接二极管组连接；
所述放电控制回路包括第二继电器K2和第二二极管D2，所述第二继电器K2的放电输入控制端作为所述充放电控制单元的放电输入控制端，所述第二继电器K2的一端串联所述第二二极管D2后与所述电池组的总正输出端连接，另一端与所述防反接二极管组连接。
在其中一个实施例中，所述防反接二极管组包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述第三二极管D3的阴极与所述第四二极管D4的阳极连接后与所述充放电控制单元连接，阳极与所述第四二极管D4的阴极连接后与外接负载或者充电电源的总正端连接。
在其中一个实施例中，所述供电单元包括第五二极管D5、第六二极管D6、双刀开关K3和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器的第一输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第五二极管D5后作为所述供电单元的第一输入端，第二输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第六二极管D6后作为所述供电单元的第二输入端，第一输出端作为所述供电单元的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元的第二输出端。
在其中一个实施例中，所述显示单元包括第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9，所述第七二极管D7的阴极分别与所述第八二极管D8的阴极和所述第九二极管D9的阴极连接后作为所述显示单元的输出端，阳极作为所述显示单元的第一输入端；
所述第八二极管D8的阳极作为所述显示单元的第二输入端；
所述第九二极管D9的阳极作为所述显示单元的第三输入端。
在其中一个实施例中，还包括分流器F1，所述分流器F1的一端与所述电池组的总负端连接，另一端与外接负载或者充电电源的总负端连接，所述分流器F1还通过电流采集线与所述电池管理单元连接。
本次技术方案相比于现有技术有以下有益效果：
1.由于在充电回路设置第一二极管，在放电回路设置第二二极管，在需要对***进行充电时，电流仅能从充电回路流向***；在需要***进行供电时，电流仅能从放电回路流向外接负载。在***充电或者放电过程中，第一继电器和第二继电器均处于闭合状态，实现***的充放电快速无缝切换。
2.充放电控制单元串联防反接二极管组后连接至充电电源和外接负载的总正端，防反接二极管的设置可以有效地防止了第一二极管和第二二极管被反向击穿的风险，提高***的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本实施例中的充放电快速无缝切换***的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示为充放电快速无缝切换***的电路原理示意图，包括：电池组100、电池管理单元200、充放电控制单元300、供电单元400、显示单元500和防反接二极管组600，所述电池组100的总正输出端依次顺序通过所述充放电控制单元300和所述防反接二极管组600与外接负载或者充电电源的总正端连接，总负输出端与外接负载或者充电电源的总负端连接；
所述供电单元400的第一输入端与所述电池组100的总正输出端连接，第二输入端与所述电池组100的总负输出端连接，第一输出端与所述电池管理单元200的电源输入端连接，第二输出端与所述显示单元500的输出端连接；
所述电池管理单元200的第一电源输出端与所述显示单元500的第一输入端连接，第二电源输出端与所述显示单元500的第二输入端连接，第三电源输出端与所述显示单元500的第三输入端连接，第一输出控制端与所述充放电控制单元300的充电输入控制端连接，第二输出控制端与所述充放电控制单元300的放电输入控制端连接。
具体地，所述充放电控制单元300包括充电控制回路和放电控制回路，所述充电控制回路包括第一继电器K1和第一二极管D1，所述第一继电器K1的充电输入控制端作为所述充放电控制单元300的充电输入控制端，所述第一继电器K1的一端与所述电池组100的总正输出端连接，另一端串联所述第一二极管D1后与所述防反接二极管组600连接；
所述放电控制回路包括第二继电器K2和第二二极管D2，所述第二继电器K2的放电输入控制端作为所述充放电控制单元300的放电输入控制端，所述第二继电器K2的一端串联所述第二二极管D2后与所述电池组100的总正输出端连接，另一端与所述防反接二极管组600连接。
具体地，所述防反接二极管组600包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述第三二极管D3的阴极与所述第四二极管D4的阳极连接后与所述充放电控制单元300连接，阳极与所述第四二极管D4的阴极连接后与外接负载或者充电电源的总正端连接。
具体地，所述供电单元400包括第五二极管D5、第六二极管D6、双刀开关K3和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器的第一输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第五二极管D5后作为所述供电单元400的第一输入端，第二输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第六二极管D6后作为所述供电单元400的第二输入端，第一输出端作为所述供电单元400的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元400的第二输出端。
具体地，所述显示单元500包括第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9，所述第七二极管D7的阴极分别与所述第八二极管D8的阴极和所述第九二极管D9的阴极连接后作为所述显示单元500的输出端，阳极作为所述显示单元500的第一输入端；
所述第八二极管D8的阳极作为所述显示单元500的第二输入端；
所述第九二极管D9的阳极作为所述显示单元500的第三输入端。
具体地，还包括分流器F1，所述分流器F1的一端与所述电池组100的总负端连接，另一端与外接负载或者充电电源的总负端连接，所述分流器F1还通过电流采集线与所述电池管理单元200连接。
具体工作原理如下：
充电过程
在市电的电力正常的情况下，市电对***进行充电，电池管理单元200向充放电控制单元300输入控制信号，闭合第一继电器K1和第二继电器K2。由于第一二极管D1和第二二极管D2的存在，使得市电只能从充电回路流入至电池组100，对电池组100进行充电。
放电过程
在市电的电力突然丢失的情况下，***对外接负载进行供电。由于第一继电器K1和第二继电器K2在充电过程中均处于闭合状态，在放电过程中，电池管理单元200无需向充放电控制单元300输入控制信号控制第一继电器K1和第二继电器K2。由于第一二极管D1和第二二极管D2的存在，使得***的供电电流仅能从放电回路流至外接负载，实现***对外接负载的供电。
需要说明的是，由于在充电回路设置第一二极管D1，在放电回路设置第二二极管D2，在需要对***进行充电时，电流仅能从充电回路流向***；在需要***进行供电时，电流仅能从放电回路流向外接负载。在***充电或者放电过程中，第一继电器K1和第二继电器K2均处于闭合状态，实现***的充放电快速无缝切换。
还需要说明的是，在充电过程中，供电单元400的电力取自充电电源，在放电过程中，供电单元400的电力取自电池组100。设置于供电单元400的DC/DC电源转换器将输入电压转换为合适的电压输出至电池管理单元200的电源输入端，为电池管理单元200提供电力，唤醒电池管理单元200。电池管理单元200在在被唤醒后，可在第一电源输出端输出电力给第七二极管D1，第二电源输出端输出电力给第八二极管D8，第三电源输出端输出电力给第九二极管D9。在充电过程中，由于充电回路被导通，电池管理单元200的第一电源输出端输出电力至第七二极管D7，促使第七二极管D7导通发光，提示用户***正处于充电状态。在放电过程中，由于放电回路被导通，电池管理单元200的第二电源输出端输出电力至第八二极管D8，促使第八二极管导通发光，提示用户***正处于放电状态。当***处于故障状态时，电池管理单元200在第三电源输出端输出电力至第九二极管D9，促使第九二极管D9导通发光，提示用户***正处于故障状态，需要进行故障处理。
还需要说明的是，作为优选实施例，在***还设置有防反接二极管组600，在充电过程中，充电回路被导通，电流从第三二极管D3流经充电回路，相当于第三二极管D3被串联在充电回路中，分担了部分压降，防止第一二极管D1被击穿的风险。同理，在放电过程中，放电回路被导通，电流从放电回路流经第四二极管D4，相当于第四二极管D4串联在放电回路中，第四二极管D4分担了部分压降，防止第二二极管D2被击穿的风险。防反接二极管组600的设置提高了***的安全性和可靠性。
还需要说明的是，作为优选实施例，***还设置有分流器F1和熔断器F2。分流器F1用于采集电池管理单元200的电流。熔断器F2在***电流过大时可以熔断保险丝，强行停止***工作。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种充放电快速无缝切换***，其特征在于，包括：电池组(100)、电池管理单元(200)、充放电控制单元(300)、供电单元(400)、显示单元(500)和防反接二极管组(600)，所述电池组(100)的总正输出端依次顺序通过所述充放电控制单元(300)和所述防反接二极管组(600)与外接负载或者充电电源的总正端连接，总负输出端与外接负载或者充电电源的总负端连接；
所述供电单元(400)的第一输入端与所述电池组(100)的总正输出端连接，第二输入端与所述电池组(100)的总负输出端连接，第一输出端与所述电池管理单元(200)的电源输入端连接，第二输出端与所述显示单元(500)的输出端连接；
所述电池管理单元(200)的第一电源输出端与所述显示单元(500)的第一输入端连接，第二电源输出端与所述显示单元(500)的第二输入端连接，第三电源输出端与所述显示单元(500)的第三输入端连接，第一输出控制端与所述充放电控制单元(300)的充电输入控制端连接，第二输出控制端与所述充放电控制单元(300)的放电输入控制端连接。
2.根据权利要求1所述的充放电快速无缝切换***，其特征在于，所述充放电控制单元(300)包括充电控制回路和放电控制回路，所述充电控制回路包括第一继电器K1和第一二极管D1，所述第一继电器K1的充电输入控制端作为所述充放电控制单元(300)的充电输入控制端，所述第一继电器K1的一端与所述电池组(100)的总正输出端连接，另一端串联所述第一二极管D1后与所述防反接二极管组(600)连接；
所述放电控制回路包括第二继电器K2和第二二极管D2，所述第二继电器K2的放电输入控制端作为所述充放电控制单元(300)的放电输入控制端，所述第二继电器K2的一端串联所述第二二极管D2后与所述电池组(100)的总正输出端连接，另一端与所述防反接二极管组(600)连接。
3.根据权利要求1所述的充放电快速无缝切换***，其特征在于，所述防反接二极管组(600)包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述第三二极管D3的阴极与所述第四二极管D4的阳极连接后与所述充放电控制单元(300)连接，阳极与所述第四二极管D4的阴极连接后与外接负载或者充电电源的总正端连接。
4.根据权利要求1所述的充放电快速无缝切换***，其特征在于，所述供电单元(400)包括第五二极管D5、第六二极管D6、双刀开关K3和DC/DC电源转换器，所述DC/DC电源转换器的第一输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第五二极管D5后作为所述供电单元(400)的第一输入端，第二输入端依次顺序串联所述双刀开关K3和所述第六二极管D6后作为所述供电单元(400)的第二输入端，第一输出端作为所述供电单元(400)的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元(400)的第二输出端。
5.根据权利要求1所述的充放电快速无缝切换***，其特征在于，所述显示单元(500)包括第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9，所述第七二极管D7的阴极分别与所述第八二极管D8的阴极和所述第九二极管D9的阴极连接后作为所述显示单元(500)的输出端，阳极作为所述显示单元(500)的第一输入端；
所述第八二极管D8的阳极作为所述显示单元(500)的第二输入端；
所述第九二极管D9的阳极作为所述显示单元(500)的第三输入端。
6.根据权利要求1所述的充放电快速无缝切换***，其特征在于，还包括分流器F1，所述分流器F1的一端与所述电池组(100)的总负端连接，另一端与外接负载或者充电电源的总负端连接，所述分流器F1还通过电流采集线与所述电池管理单元(200)连接。
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