一种智能化安全电源的制作方法

本发明属于电源技术领域，更具体地，涉及一种智能化安全电源。

背景技术：

随着我国航天技术的发展，轨道小车在移动通信、卫星通信以及星载电子方面的测试中也得到了大量的应用，轨道小车一般采用电池驱动，电池的安全性、智能化方面对于测试有着重要意义。

目前电池一般采用常规充电器，充电时间长；电池使用中也没有专门的电池输出保护系统；并且电池采用常规充电，放电完成才充电，当使用过程中电池电能耗尽，或者电池过热、故障造成电池无法使用，如果此时没有备用电池，会造成测试中断，影响使用的连续性。

轨道小车在使用过程中会有振动，这些振动对电池整体及控制会造成结构及工艺性破坏，如电池极板及结构件的疲劳、断裂、磨损、连接件的松动、分离等，对电池的寿命及使用都有较大影响。

技术实现要素：

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种智能化安全电源，采用智能动态调整的三阶段充电方式，可以提高充电效率，防止电池过充，使操作简单化。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种智能化安全电源，包括：主电池组、备用电池和电池管理系统；所述电池管理系统包括整流电路、高频开关电源主电路、电池输出及电压电流检测电路、备用电池切换电路和控制电路；

所述高频开关电源主电路的第一端与所述整流电路连接，所述高频开关电源主电路的第二端与所述控制电路的第一端连接，所述高频开关电源主电路的第三端与所述备用电池切换电路的第一端连接，所述备用电池切换电路的第二端与所述控制电路的第二端连接，所述备用电池切换电路的第三端与所述电池输出及电压电流检测电路的第一端连接，所述电池输出及电压电流检测电路的第二端与所述控制电路的第三端连接；

所述高频开关电源主电路依次从第一充电模式切换到第二充电模式，再从所述第二充电模式切换到第三充电模式，所述第一充电模式的充电电压限制在第一电压内，充电电流被稳定为第一电流，所述第二充电模式的充电电压稳定为第一电压，所述第三充电模式的充电电流被稳定为第二电流，所述第二电流小于第一电流；

所述主电池组与所述备用电池切换电路的第四端连接，所述备用电池与所述备用电池切换电路的第五端连接。

优选的，所述第一电压为1.2u，所述第一电流为0.2c，u为待充电电池的电压，c为待充电电池的容量，所述第二电流为0.01c。

优选的，所述电池输出及电压电流检测电路用于将所述备用电池切换电路的输出电能量输送给外部用电设备，所述电池输出及电压电流检测电路还用于检测所述备用电池切换电路的输出电压电流信号并发送给所述控制电路，所述控制电路根据所述输出电压电流信号控制所述备用电池切换电路。

优选的，智能化电池管理系统还包括用于采集外部电池温度的温度检测模块，所述温度检测模块与所述控制电路连接，所述控制电路根据所述外部电池温度控制所述备用电池切换电路。

优选的，智能化电池管理系统还包括用于显示外部电池状态的状态显示模块，所述状态显示模块与所述控制电路连接。

优选的，智能化安全电源还包括外壳和支撑件，所述主电池组、备用电池和所述电池管理系统通过所述支撑件被固定在所述外壳内。

优选的，智能化安全电源还包括固定支架和固定弹簧，所述固定弹簧的一端与所述固定支架接触，所述固定弹簧的另一端与所述外壳的外表面接触。

总体而言，本发明与现有技术相比，具有有益效果：

(1)采用智能动态调整的三阶段充电方式，第一阶段为恒定电流模式，第二阶段为恒定电压模式，第三阶段为小恒定电流模式，可以提高充电效率，防止电池过充，使操作简单化。

(2)对电池输出电压、电流进行检测，当产生反接、过载、短路时进行保护。加有温度探头，放置于电池组内部，检测电池温度状态，并对过热进行保护。

(3)增加一组备用电池组，采用自动转换方式，当主电池组出现不能继续使用的状态时，自动转换到备用电池上，并显示当前状态进行提示维修维护。

(4)将主电池组、备用电池组、智能电池管理系统加上外壳组装成一个整体，并使用支撑件以增加连接钢度。外壳增加弹簧与固定支架进行固定，利用弹簧作用降低振动对电源整体的影响。

附图说明

图1是本发明实施例的电池管理系统的示意图；

图2、3是本发明实施例的智能化安全电源的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例的一种电池管理系统，如图1所示，包括：整流电路、高频开关电源主电路、电池输出及电压电流检测电路、备用电池切换电路和控制电路。优选地，控制电路为微电脑智能控制电路。

高频开关电源主电路的第一端与整流电路连接，高频开关电源主电路的第二端与控制电路的第一端连接，高频开关电源主电路的第三端与备用电池切换电路的第一端连接，备用电池切换电路的第二端与控制电路的第二端连接，备用电池切换电路的第三端与电池输出及电压电流检测电路的第一端连接，电池输出及电压电流检测电路的第二端与控制电路的第三端连接。

整流电路用于将外部过来的交流220v电变为直流电，传给高频开关电源主电路。

高频开关电源主电路用于将整流电路来的直流电源，变为适合电池充电用的电源，高频开关电源主电路由控制电路进行控制，用三阶段充电方式对电池进行充电。控制电路通过输出的充电控制信号来改变高频开关电源主电路的充电电压，从而改变充电模式。例如当控制电路输出的充电控制信号为pwm信号时，通过改变pwm信号的脉冲宽度来改变充电电压。

备用电池切换电路用于根据控制电路传来的信号实现对主电池组充电还是对备用电池充电，以及电设备供电电源采用主电池组还是采用备用电池的功能。例如控制电路判断主电池状态，当主电池组无法继续工作时，转换到备用电池进行工作。

电池输出及电压电流检测电路用于将备用电池切换电路的输出电能量输送给外部用电设备，电池输出及电压电流检测电路还用于检测输出电压电流信号，并将检测到的输出电压电流信号发送给控制电路。

高频开关电源主电路根据充电控制信号依次从第一充电模式切换到第二充电模式，再从第二充电模式切换到第三充电模式，第一充电模式的充电电压限制在第一电压内，充电电流被固定为第一电流，第二充电模式的充电电压固定为第一电压，第三充电模式的充电电流被固定为第二电流，第二电流小于第一电流。

优选的，第一电压为1.2u，第一电流为0.2c，u为待充电电池的额定电压，c为待充电电池的额定容量，第二电流为0.01c，例如若额定容量为1000mah，则第二电流为10ma。控制电路根据电压电流信号输出充电控制信号给高频开关电源主电路，完成恒定电流/恒定电压/小恒定电流智能三个阶段充电方式的智能控制。

第一阶段：首先充电电压限制在1.2倍电池电压内，充电电流稳定在0.2c，充电前期，由于电池电压较低，电流稳定在0.2c，充电电压则低于1.2倍电池电压，形成恒定电流方式充电。随着电池电量增加，电池电压上升，当电池输出及电压电流检测电路检测到充电电压上升到1.2倍电池电压，恒定电流充电结束。

第二阶段：由于充电电压限制在1.2倍电池电压，电池电压继续上升后，充电电流下降到0.2c以下，而充电电压维持在1.2倍电池电压，形成恒压方式充电。随着电池电量增加，充电电流继续减小，当低于0.03c时，恒压充电结束。

第三阶段：当检测到充电电流低于0.03c时，将充电电压限制在1.1倍电池电压，充电电流稳定在0.01c，形成小恒流方式充电，一方面防止电池过充电，一方面补充电池自放电损耗，此种方式可以长期运行，对电池没有损害。

优选的，控制电路还对电池反接、欠压、过载、短路保护。控制电路根据备用电池切换电路的输出电压电流信号控制该备用电池切换电路。例如若控制电路根据备用电池切换电路的输出电压电流信号判断过载或短路或反接，则控制断开备用电池切换电路，使其不再供电。

优选的，电池管理系统还包括用于采集外部电池温度的温度检测模块，温度检测模块与控制电路连接。温度检测模块可为置于主电池组及备用电池内部的温度探头。控制电路根据接收到的温度信号对电池进行过温保护。例如若控制电路根判断过温，则控制断开备用电池切换电路，使其不再供电。

优选的，电池管理系统还包括用于显示外部电池状态的状态显示模块，状态显示模块与控制电路连接。控制电路将电池状态传递给状态显示模块，以方便工作人员对电池状态的了解。

本实施例的一种智能化安全电源，如图2、3所示包括：主电池组(1)、备用电池(2)和上述任一实施例的电池管理系统(3)，主电池组与备用电池切换电路的第四端连接，备用电池与备用电池切换电路的第五端连接。

优选的，安全电源还包括外壳(4)和支撑件(5)，主电池组、备用电池和电池管理系统通过支撑件被固定在外壳内。

优选的，安全电源还包括固定支架(6)和固定弹簧，固定弹簧的一端与固定支架接触，固定弹簧的另一端与外壳的外表面接触。

图2、3为安全电源的一种可能的具体实现方式。包括固定支架、4个上固定拉簧(7)、4个下固定拉簧(8)和6根支撑件。

固定支架可为轨道小车上面用于固定电源的支架。

上固定拉簧的上端与固定支架的上面连接，下端与外壳的上面连接。

下固定弹簧的上端与外壳的下面连接，下端与固定支架的下面连接。

外壳用于安装主电池组、备用电池、智能电池管理系统，使之成为一个整体。内部有6根支撑件，用于固定主电池组、备用电池、智能电池管理系统。支撑件可以增加电源整体的连接钢度，固定在外壳内，并与主电池组、备用电池、智能电池管理系统连接。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。