专利名称：消防应急电源智能充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及消防应急电源技术领域，具体涉及一种消防应急电源智能充电装置，该装置主要应用于消防应急照明、电梯、水泵、排烟风机等消防设施。
背景技术：
国内市场上应用的充电器主要有磁饱和充电机、晶闸管整流器，但由于受控制技术和元器件特性的限制，存在许多不足之处，如体积庞大、笨重、效率低、可靠性差、系统纹波电压大、不便于计算机监控等。
发明内容本实用新型的目的是提供一种消防应急电源智能充电装置，其能够快速充电以及延长蓄电池的寿命，能够实时显示蓄电池充电状态，并具有电池充放电的保护功能。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下消防应急电源智能充电装置，包括市电检测信号模块、电压采样电路、电流采样电路、单片机、PWM控制电路、IGBT驱动电路、反激变换电路、双向buck/boost电路和报警电路；所述市电检测信号模块与单片机连接，其用于检测市电信号，并将检测信息传送给单片机；所述电压采样电路与单片机连接，其用于对消防应急电源的蓄电池两端的充电电压进行数据采集，并将采集的数据传送给单片机；所述电流采样电路与单片机连接，其用于对消防应急电源的蓄电池的充电电流进行数据采集，并将采集的数据传送给单片机；所述单片机与PWM控制电路连接，其根据市电检测信号模块传来的市电正常的信息，使充电装置进入充电工作状态；并通过自身内部的AD模块对电压采样电路和电流采样电路传来的电压和电流数据进行模数转换，然后根据电压值和电流值计算得出需要采用的充电方式；并通过自身内部的PWM发生模块产生占空比可调的PWM信号，并将该PWM信号传送给PWM控制电路；所述PWM控制电路与IGBT驱动电路连接，其根据接收到的PWM信号控制IGBT驱动电路的通与断；所述IGBT驱动电路分别与反激变换电路、双向buck/boost电路连接，其用于控制反激变换电路对消防应急电源的蓄电池进行恒压或恒流方式充电；并同时控制双向buck/ boost电路对消防应急电源的蓄电池进行正脉冲充电和负脉冲放电；所述报警电路与单片机连接，其用于故障状态时根据单片机的指令进行声光报
Sfc目。上述消防应急电源智能充电装置还包括LCD显示电路，其与单片机连接，用于充电装置正常工作时的充电电压、充电电流以及故障状态时的报警信息。[0014]上述消防应急电源智能充电装置还包括RS485通信模块，其与单片机连接，用于将充电装置正常工作时的充电电压和充电电流信息传送给远方的服务器。本实用新型的有益效果是该智能充电装置能够快速充电以及延长蓄电池的寿命，能够实时显示蓄电池充电状态及报警功能；能够实现充电过程中自动调节不同阶段电流的转换；能够通过改变软件，能实现传统的恒压及横流分阶段充电；并具有电池充放电的保护功能。
图1是本实用新型消防应急电源智能充电装置的结构框图。
具体实施方式
应急电源的能量都是储存在蓄电池组中，其储存电能的多少直接决定了在额定负载时EPS应急电源应急工作时间的长短，为此要保证蓄电池组电量随时都是满容量进而保证足够的应急逃生时间。由于通常状况下市电基本不会故障，需将电量储存在蓄电池组中， 以便在进入紧急工作状态时能为消防应急负载提供足够时间的动力。单片机时刻监测蓄电池组的状态，根据其储存电量状态的不同对蓄电池进行不同形式的充电，以便充分发挥蓄电池的容量优势、保证蓄电池组内部的物质化学活性。如图1所示，本实用新型的消防应急电源智能充电装置包括市电检测信号模块、 电压采样电路、电流采样电路、单片机、PWM控制电路、IGBT驱动电路、反激变换电路、双向 buck/boost电路和报警电路。该智能充电装置的工作原理如下首先，单片机通过市电检测信号模块，判断市电是否正常。若市电不正常，则进入逆变工作模式；若市电正常，则进入充电工作模式。蓄电池充电时，单片机通过自身内部的AD模块经由电压采样电路、电流采样电路分别对蓄电池两端的充电电压Ud和蓄电池的充电电流Id进行检测，根据电压值和电流值的大小通过软件计算得出需要采用的充电方式。蓄电池组采用的充电方式一般是先恒电流充电至蓄电池满容量的80% 90%，然后恒压充电至满容量，最后采用恒压浮充电补充损失，以防止由于长时间电容漏电、空气等因素使电池组电压降低。不同的充电方式要求系统既要有良好的稳压特性，又要具备优秀的稳流特性，因此充电方式的控制电路是本装置设计的核心部分，技术上采用的是时下最先进的高频功率半导体器件和脉宽调制(PWM)技术相结合的高频开关技术。在本装置中，单片机根据电压和电流采样的结果，通过自身内部的PWM发生模块，产生占空比可调的PWM信号，PWM控制电路根据PWM信号控制IGBT驱动电路的通断，从而控制反激变换电路对蓄电池进行恒压或恒流方式充电。为了进一步提高电路的功率因数，本系统还采用了同样基于PWM控制的双向buck/boost电路，可工作在正脉冲充电和负脉冲放电模式。反激变换电路和buck/boost 电路的结合不仅增强了系统电压、电流的稳定性，也提高了系统工作的功率因数。此外，当系统出现过电压、过电流、电池过度放电等故障状态时，可通过与单片机连接的报警电路进行声光报警，同时将报警信息通过与单片机连接的LCD显示电路进行显示。系统正常工作时的充电电压、充电电流等信息除了可通过IXD显示电路显示以外，还可以通过RS485通信模块传送给服务器，用于远程检测。
权利要求1.消防应急电源智能充电装置，其特征在于，该装置包括市电检测信号模块、电压采样电路、电流采样电路、单片机、PWM控制电路、IGBT驱动电路、反激变换电路、双向buck/ boost电路和报警电路；所述市电检测信号模块与单片机连接，其用于检测市电信号，并将检测信息传送给单片机；所述电压采样电路与单片机连接，其用于对消防应急电源的蓄电池两端的充电电压进行数据采集，并将采集的数据传送给单片机；所述电流采样电路与单片机连接，其用于对消防应急电源的蓄电池的充电电流进行数据采集，并将采集的数据传送给单片机；所述单片机与PWM控制电路连接，其根据市电检测信号模块传来的市电正常的信息， 使充电装置进入充电工作状态；并通过自身内部的AD模块对电压采样电路和电流采样电路传来的电压和电流数据进行模数转换，然后根据电压值和电流值计算得出需要采用的充电方式；并通过自身内部的PWM发生模块产生占空比可调的PWM信号，并将该PWM信号传送给PWM控制电路；所述PWM控制电路与IGBT驱动电路连接，其根据接收到的PWM信号控制IGBT驱动电路的通与断；所述IGBT驱动电路分别与反激变换电路、双向buck/boost电路连接，其用于控制反激变换电路对消防应急电源的蓄电池进行恒压或恒流方式充电；并同时控制双向buck/ boost电路对消防应急电源的蓄电池进行正脉冲充电和负脉冲放电；所述报警电路与单片机连接，其用于故障状态时根据单片机的指令进行声光报警。
2.如权利要求1所述的消防应急电源智能充电装置，其特征在于，该装置还包括LCD显示电路，其与单片机连接，用于充电装置正常工作时的充电电压、充电电流以及故障状态时的报警信息。
3.如权利要求1所述的消防应急电源智能充电装置，其特征在于，该装置还包括RS485 通信模块，其与单片机连接，用于将充电装置正常工作时的充电电压和充电电流信息传送给远方的服务器。
专利摘要消防应急电源智能充电装置涉及消防应急电源技术领域，该装置包括市电检测信号模块、电压采样电路、电流采样电路、单片机、PWM控制电路、IGBT驱动电路、反激变换电路、双向buck/boost电路和报警电路。单片机时刻监测蓄电池组的状态，根据其储存电量状态的不同对蓄电池进行不同形式的充电，以便充分发挥蓄电池的容量优势，保证蓄电池组内部物质化学活性。本实用新型的智能充电装置能够快速充电以及延长蓄电池的寿命，能够实时显示蓄电池充电状态及报警功能；能够实现充电过程中自动调节不同阶段电流的转换；能够通过改变软件，能实现传统的恒压及横流分阶段充电；并具有电池充放电的保护功能。
文档编号H02J7/00GK202094668SQ20112021581
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者刘克平, 李岩, 赵彬 申请人:长春工业大学