基于数字控制的电池调压系统的制作方法

本实用新型涉及一种在新旧电池组切换瞬间，用于调节电压避免大电流环流现象的电源系统，属于直流斩波领域。

背景技术：

随着通信设备在人们生活中所占的比重越来越大，人们对于三大运营商可以提供持续稳定的信号有着迫切的要求，这就要求各运营商的供电系统可以持续供电。在市电停电的情况下，由蓄电池给用电负载供电，当蓄电池放电接近欠压点时，如果市电还没来电，则需要切换新的充满电的电池来代替旧电池。如果直接将新电池接上的话，由于新旧电池之间的压差，很可能会导致电池之间产生大电流的环流，为了避免这种情况的发生，需要开发一种直流调压设备，在新接入电池切换旧电池前将新接入电池的电压调节到与旧电池相等，待旧电池切除之后，再将新接入电池组电压恢复到降压前的状态。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种设计合理，能在新旧电池切换瞬间避免大电流环流现象的基于数字控制的电池调压系统。

实现本实用新型目的技术方案是：、一种基于数字控制的电池调压系统，具有箱体；所述箱体上安装有内部连接控制板的电流采样的航空插座，新旧电池切换按钮，直流断路器，新电池接口和负载接口；所述控制板依次电连接的公共电网、开关电源和负载；还具有新电池组、旧电池组、数据采集器和调压源；所述新电池组与调压源双向通讯；所述调压源与负载双向通讯；所述旧电池组与数据采集器双向通讯，且为负载提供所需电压；所述数据采集器的输出端与调压源的输入端相连。

上述技术方案所述调压源包括通过电连接的buck拓扑电路和逻辑控制电路实现降压；所述逻辑控制电路包括PWM驱动电路和通过PWM驱动电路驱动来控制其通断的mosfet模块组。

上述技术方案所述数据采集器包括用于采集所需的模拟量转换成数字量并传输到控制单元中的电压/电流传感器和自动识别及跟踪旧电池电压的直流调压电路；所述直流调压电路包括电压霍尔传感器。

上述技术方案所述buck拓扑电路的两端并联接入接触器。

上述技术方案所述逻辑控制电路包括用于对整个系统的信号采集、分析及逻辑控制的单片机。

上述技术方案所述旧电池组的初始电压产生的系统工作所需的各种规格电平作为辅助电源。

上述技术方案还具有报警器；所述报警器与单片机的输出端相连。

上述技术方案所述箱体上还开设有进风口。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：

（1）本实用新型当新旧两组电池切换时，系统可以自动识别旧电池的电压来匹配所需新接入电池组降压后的电压，以及当旧电池组切除后，系统自动恢复新接入电池组未降压状态。且可以提高通信运营商在停电时的持续供电时间，以及有效避免新旧电池组切换的过程中出现的大电流环流的现象。

（2）本实用新型在buck电路拓扑的基础上，利用接触器、塑壳断路器等，辅以控制单元输出的PWM信号，实现新接入电池测的降压功能，以及去除旧电池后的恢复电压及稳压功能。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型隐藏箱盖后的俯视图。

图2是本实用新型的左视图。

图3是本实用新型的右视图。

图4是本实用新型的立体图。

图5是本实用新型的控制流程框图。

图6是本实用新型的系统应用接线图。

图7为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

（实施例1）

见图1至图7，本实用新型具有箱体；箱体上还开设有进风口7，箱体上安装有内部连接控制板的电流采样的LED指示灯1，航空插座2，新旧电池切换按钮3，直流断路器4，新电池接口5和负载11接口6；控制板依次电连接的公共电网13、开关电源12和负载11；还具有新电池组9、旧电池组8、数据采集器14和调压源10；新电池组9与调压源10双向通讯；调压源10与负载11双向通讯；旧电池组8与数据采集器14双向通讯，且为负载11提供所需电压；数据采集器14的输出端与调压源10的输入端相连。

调压源10包括通过电连接的buck拓扑电路15和逻辑控制电路16实现降压；逻辑控制电路16包括PWM驱动电路17和通过PWM驱动电路17驱动来控制其通断的mosfet模块组18，mosfet模块组18是通过PWM驱动波形来控制其通断，进而实现新接入电池组侧母线的接通或关闭，决定电流流过的是主线还是支线。

数据采集器14包括用于采集所需的模拟量转换成数字量并传输到控制单元中的电压/电流传感器19和自动识别及跟踪旧电池电压的直流调压电路20；直流调压电路20包括电压霍尔传感器，精准跟踪旧电池实时电压来自动调整新接入电池电压，采用电压霍尔传感器来实时采集旧电池组8电压，并且利用控制单元输出PWM控制信号来实现新电池侧的降压，从而达到避免电池组之间出现大电流环流的危险后，再将新接入电池电压调回至原先值。

buck拓扑电路15的两端并联接入接触器，电池调压系统中要求旧电池断开时候，新接入电池侧电压需要恢复到初始电压供电给负载11，因此在buck电路两端采用并联的方式接入接触器，当旧电池断开后，利用逻辑控制单元中输出的控制信号吸合接触器，实现母线电流通过接触器支路，同时通过满占空比实现mosfet持续导通无降压，最终使得新接入电池可以满电量的供电给负载11。

逻辑控制电路16包括用于对整个系统的信号采集、分析及逻辑控制的单片机，采用单片机进行数字控制，自动识别、降压、切换，并配有一些保护及报警功能，mosfet的驱动方式采用PWM驱动，通过对PWM占空比的调节来实现降压及稳压。

旧电池组8的初始电压产生的系统工作所需的各种规格电平作为辅助电源。旧电池组8的输出端直接连接负载，新电池组9通过调压源10后连接至负载11，同旧电池组8实现并联。此时调压源10就等同于一个加了特定的数字控制方式和若干采集信号的DC/DC直流变换电路，而电池调压系统中所需多种电压信号来维持系统正常运行，在系统运行之前就要先提供所需的电平，因此采用旧电池作为所有所需电压的源，通过DC/DC直流变换来产生稳定的各类电压。

还具有报警器；报警器与单片机的输出端相连。

电池调压系统中在旧电池被切断之后，按下确认开关，系统电流会通过接触器支路流向负载11，从而绕开降压电路；同时驱动MOSFET的PWM波形会保持低电平关断MOSFET，避免了MOSFET持续工作带来的导通损耗。这种设计方式使得系统的功耗大大降低，也延长了功率器件的使用寿命。

本实用新型的工作原理：具有初始工况检测功能，控制板从旧电池侧取电，这样调压系统未开始工作时，控制板上已经有电可以工作，此时可检测新旧电池的电压，若新电池电压还低于旧电池，则报警提示不能降压。

采用判断旧电池支路电流的方式来判断切换前有无市电恢复，若此时市电恢复，则不进行降压切换。

当检测条件全部通过之后，需要合上系统主电路中的断路器，使得调压系统开始工作，若一段时间内没有合上断路器，则系统会报警提示。

当系统调压完成后，会通过数字控制PWM脉冲占空比的方式进行稳压，此时，需要断开老电池，切换由新电池来给用电设备供电，若超时未断开老电池，则会报警提示。

当老电池被切除后，此时通过吸合接触器的方式，来跳过降压环节，恢复新电池调压前的电压，此时，切换成功，系统工作完成。

附图中，其外形各部分的说明如下表所示：

图6中，其系统应用接线图中的各部分说明如下表所示：

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。