專利名稱：消防應急電源智能充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及消防應急電源技術領域，具體涉及一種消防應急電源智能充電裝置，該裝置主要應用于消防應急照明、電梯、水泵、排煙風機等消防設施。
背景技術：
國內市場上應用的充電器主要有磁飽和充電機、晶閘管整流器，但由于受控制技術和元器件特性的限制，存在許多不足之處，如體積龐大、笨重、效率低、可靠性差、系統紋波電壓大、不便于計算機監控等。
發明內容本實用新型的目的是提供一種消防應急電源智能充電裝置，其能夠快速充電以及延長蓄電池的壽命，能夠實時顯示蓄電池充電狀態，并具有電池充放電的保護功能。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下消防應急電源智能充電裝置，包括市電檢測信號模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、單片機、PWM控制電路、IGBT驅動電路、反激變換電路、雙向buck/boost電路和報警電路；所述市電檢測信號模塊與單片機連接，其用于檢測市電信號，并將檢測信息傳送給單片機；所述電壓采樣電路與單片機連接，其用于對消防應急電源的蓄電池兩端的充電電壓進行數據采集，并將采集的數據傳送給單片機；所述電流采樣電路與單片機連接，其用于對消防應急電源的蓄電池的充電電流進行數據采集，并將采集的數據傳送給單片機；所述單片機與PWM控制電路連接，其根據市電檢測信號模塊傳來的市電正常的信息，使充電裝置進入充電工作狀態；并通過自身內部的AD模塊對電壓采樣電路和電流采樣電路傳來的電壓和電流數據進行模數轉換，然后根據電壓值和電流值計算得出需要采用的充電方式；并通過自身內部的PWM發生模塊產生占空比可調的PWM信號，并將該PWM信號傳送給PWM控制電路；所述PWM控制電路與IGBT驅動電路連接，其根據接收到的PWM信號控制IGBT驅動電路的通與斷；所述IGBT驅動電路分別與反激變換電路、雙向buck/boost電路連接，其用于控制反激變換電路對消防應急電源的蓄電池進行恒壓或恒流方式充電；并同時控制雙向buck/ boost電路對消防應急電源的蓄電池進行正脈沖充電和負脈沖放電；所述報警電路與單片機連接，其用于故障狀態時根據單片機的指令進行聲光報
Sfc目。上述消防應急電源智能充電裝置還包括LCD顯示電路，其與單片機連接，用于充電裝置正常工作時的充電電壓、充電電流以及故障狀態時的報警信息。[0014]上述消防應急電源智能充電裝置還包括RS485通信模塊，其與單片機連接，用于將充電裝置正常工作時的充電電壓和充電電流信息傳送給遠方的服務器。本實用新型的有益效果是該智能充電裝置能夠快速充電以及延長蓄電池的壽命，能夠實時顯示蓄電池充電狀態及報警功能；能夠實現充電過程中自動調節不同階段電流的轉換；能夠通過改變軟件，能實現傳統的恒壓及橫流分階段充電；并具有電池充放電的保護功能。

圖1是本實用新型消防應急電源智能充電裝置的結構框圖。
具體實施方式
應急電源的能量都是儲存在蓄電池組中，其儲存電能的多少直接決定了在額定負載時EPS應急電源應急工作時間的長短，為此要保證蓄電池組電量隨時都是滿容量進而保證足夠的應急逃生時間。由于通常狀況下市電基本不會故障，需將電量儲存在蓄電池組中， 以便在進入緊急工作狀態時能為消防應急負載提供足夠時間的動力。單片機時刻監測蓄電池組的狀態，根據其儲存電量狀態的不同對蓄電池進行不同形式的充電，以便充分發揮蓄電池的容量優勢、保證蓄電池組內部的物質化學活性。如圖1所示，本實用新型的消防應急電源智能充電裝置包括市電檢測信號模塊、 電壓采樣電路、電流采樣電路、單片機、PWM控制電路、IGBT驅動電路、反激變換電路、雙向 buck/boost電路和報警電路。該智能充電裝置的工作原理如下首先，單片機通過市電檢測信號模塊，判斷市電是否正常。若市電不正常，則進入逆變工作模式；若市電正常，則進入充電工作模式。蓄電池充電時，單片機通過自身內部的AD模塊經由電壓采樣電路、電流采樣電路分別對蓄電池兩端的充電電壓Ud和蓄電池的充電電流Id進行檢測，根據電壓值和電流值的大小通過軟件計算得出需要采用的充電方式。蓄電池組采用的充電方式一般是先恒電流充電至蓄電池滿容量的80% 90%，然后恒壓充電至滿容量，最后采用恒壓浮充電補充損失，以防止由于長時間電容漏電、空氣等因素使電池組電壓降低。不同的充電方式要求系統既要有良好的穩壓特性，又要具備優秀的穩流特性，因此充電方式的控制電路是本裝置設計的核心部分，技術上采用的是時下最先進的高頻功率半導體器件和脈寬調制(PWM)技術相結合的高頻開關技術。在本裝置中，單片機根據電壓和電流采樣的結果，通過自身內部的PWM發生模塊，產生占空比可調的PWM信號，PWM控制電路根據PWM信號控制IGBT驅動電路的通斷，從而控制反激變換電路對蓄電池進行恒壓或恒流方式充電。為了進一步提高電路的功率因數，本系統還采用了同樣基于PWM控制的雙向buck/boost電路，可工作在正脈沖充電和負脈沖放電模式。反激變換電路和buck/boost 電路的結合不僅增強了系統電壓、電流的穩定性，也提高了系統工作的功率因數。此外，當系統出現過電壓、過電流、電池過度放電等故障狀態時，可通過與單片機連接的報警電路進行聲光報警，同時將報警信息通過與單片機連接的LCD顯示電路進行顯示。系統正常工作時的充電電壓、充電電流等信息除了可通過IXD顯示電路顯示以外，還可以通過RS485通信模塊傳送給服務器，用于遠程檢測。
權利要求1.消防應急電源智能充電裝置，其特征在于，該裝置包括市電檢測信號模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、單片機、PWM控制電路、IGBT驅動電路、反激變換電路、雙向buck/ boost電路和報警電路；所述市電檢測信號模塊與單片機連接，其用于檢測市電信號，并將檢測信息傳送給單片機；所述電壓采樣電路與單片機連接，其用于對消防應急電源的蓄電池兩端的充電電壓進行數據采集，并將采集的數據傳送給單片機；所述電流采樣電路與單片機連接，其用于對消防應急電源的蓄電池的充電電流進行數據采集，并將采集的數據傳送給單片機；所述單片機與PWM控制電路連接，其根據市電檢測信號模塊傳來的市電正常的信息， 使充電裝置進入充電工作狀態；并通過自身內部的AD模塊對電壓采樣電路和電流采樣電路傳來的電壓和電流數據進行模數轉換，然后根據電壓值和電流值計算得出需要采用的充電方式；并通過自身內部的PWM發生模塊產生占空比可調的PWM信號，并將該PWM信號傳送給PWM控制電路；所述PWM控制電路與IGBT驅動電路連接，其根據接收到的PWM信號控制IGBT驅動電路的通與斷；所述IGBT驅動電路分別與反激變換電路、雙向buck/boost電路連接，其用于控制反激變換電路對消防應急電源的蓄電池進行恒壓或恒流方式充電；并同時控制雙向buck/ boost電路對消防應急電源的蓄電池進行正脈沖充電和負脈沖放電；所述報警電路與單片機連接，其用于故障狀態時根據單片機的指令進行聲光報警。
2.如權利要求1所述的消防應急電源智能充電裝置，其特征在于，該裝置還包括LCD顯示電路，其與單片機連接，用于充電裝置正常工作時的充電電壓、充電電流以及故障狀態時的報警信息。
3.如權利要求1所述的消防應急電源智能充電裝置，其特征在于，該裝置還包括RS485 通信模塊，其與單片機連接，用于將充電裝置正常工作時的充電電壓和充電電流信息傳送給遠方的服務器。
專利摘要消防應急電源智能充電裝置涉及消防應急電源技術領域，該裝置包括市電檢測信號模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、單片機、PWM控制電路、IGBT驅動電路、反激變換電路、雙向buck/boost電路和報警電路。單片機時刻監測蓄電池組的狀態，根據其儲存電量狀態的不同對蓄電池進行不同形式的充電，以便充分發揮蓄電池的容量優勢，保證蓄電池組內部物質化學活性。本實用新型的智能充電裝置能夠快速充電以及延長蓄電池的壽命，能夠實時顯示蓄電池充電狀態及報警功能；能夠實現充電過程中自動調節不同階段電流的轉換；能夠通過改變軟件，能實現傳統的恒壓及橫流分階段充電；并具有電池充放電的保護功能。
文檔編號H02J7/00GK202094668SQ20112021581
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者劉克平, 李巖, 趙彬 申請人:長春工業大學