一种UPS电源的制作方法

一种ups电源
技术领域
1.本实用新型实施例涉及电源技术，尤其涉及一种ups电源。


背景技术：

2.ups即不间断电源(uninterruptible power supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。其一般由整流系统、逆变系统、电池系统、旁路开关及保护电路等组成。
3.目前ups的电池系统大都采用铅酸蓄电池，ups设备也基于铅酸蓄电池特性而设计，但铅酸蓄电池能量密度低、占地面积大、寿命短且不环保，而锂电池具有高能量密度、高循环性能、环保等众多优势，因而越来越多的ups电源开始配套锂电池系统，锂电换铅酸也成为了行业发展趋势。
4.然而，锂电池系统与铅酸电池系统的充放电控制模式不完全相同，两者的通讯策略及控制策略也不尽相同，这就导致了在改建或新建基于锂电池系统的ups电源系统中，存在ups主机与锂电池系统通信协议不兼容、通信接口不一致、策略不匹配的问题。
5.另一方面，行业内的ups主机与锂电池系统品牌、型号众多，同样存在上述ups主机与锂电池系统配套使用过程中通信不兼容、通信接口不一致、策略不匹配的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种ups电源，以达到简化ups电源，同时避免出现ups主机选型困难的目的。
7.本实用新型实施例提供了一种ups电源，包括电池和ups主机，所述电池配置有控制器，所述电池通过充放电电路与所述ups主机的电池接口相连接；
8.所述充放电电路包括充电开关单元、放电开关单元、充电二极管、放电二极管以及检测单元；
9.所述控制器分别与所述检测单元、充电开关单元、放电开关单元相连接；
10.所述控制器配置为根据所述检测单元的采样数据控制所述充电开关单元、放电开关单元的通断；
11.所述充电二极管用于所述放电开关单元断开时，充电电流的续流，所述放电二极管用于所述充电开关单元断开时，放电电流的续流。
12.进一步的，所述充电开关单元包括充电接触器，所述放电开关单元包括放电接触器；
13.所述充电接触器与所述放电接触器串联后设置在所述充放电电路的正极线路上，所述充电接触器的一端与所述电池相连接，所述放电接触器的一端与所述电池接口相连接；
14.所述充电二极管并联在所述放电接触器的两端，所述充电二极管的正极与所述电池接口相连接，所述放电二极管并联在所述充电接触器的两端，所述放电二极管的正极与
所述电池相连接；
15.所述检测单元设置在所述充放电电路的充放电线路上，所述控制器分别与所述检测单元、充电接触器、放电接触器相连接；
16.所述控制器配置为根据所述检测单元的采样数据控制所述充电接触器、放电接触器的通断。
17.进一步的，所述充放电电路还包括预充接触器和预充电阻；
18.所述预充接触器的一端与所述电池相连接，所述预充接触器的另一端通过所述预充电阻与所述电池接口相连接；
19.所述控制器还与所述预充接触器相连接。
20.进一步的，所述充放电电路还包括断路器；
21.所述断路器设置在所述充放电电路的充放电线路上，所述控制器还与所述断路器相连接。
22.进一步的，所述检测单元包括电流检测模块、电压检测模块；
23.所述电流检测模块串联在所述充放电电路的负极线路上，所述电压检测模块并联在所述电池的正极、负极上。
24.进一步的，所述检测单元还包括接触器黏连电压检测模块；
25.所述接触器黏连电压检测模块并联在所述充放电电路的正极线路、负极线路上。
26.进一步的，所述充放电电路还包括熔断器；
27.所述熔断器串联在所述充放电电路的正极线路上。
28.进一步的，所述断路器配置有分励脱扣器。
29.进一步的，所述控制器通过所述电池供电。
30.进一步的，所述控制器采用bms控制器。
31.进一步的，所述充放电电路设置在高压控制箱内。
32.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的ups电源中，为电池配置控制器，同时在电池与ups主机之间配置包括充电接触器、放电接触器、充电二极管、放电二极管以及检测单元的充放电电路，基于充放电电路，控制器可以根据ups主机接入的市电的状态自动控制电池处于充电状态或者放电状态，电池无需与ups主机进行通信，可以避免为电池配置复杂的电池系统，同时也避免了由于需要保证电池系统与ups主机的通信协议、通信接口一致而导致ups主机的选型存在很大局限性的问题。
附图说明
33.图1实施例中ups电源结构框图；
34.图2是实施例中的一种充放电电路结构示意图；
35.图3是实施例中的另一种充放电电路结构示意图；
36.图4是实施例中的另一种充放电电路结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说
明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
38.图1实施例中ups电源结构框图，参考图1，ups电源包括ups主机100和电池200。
39.示例性的，本实施例中，对ups主机100的结构不做具体限定，但ups主机100应至少包括整流器以及逆变器。
40.本实施例中，电池200配置有控制器300，电池200通过充放电电路400与ups主机100的电池接口相连接。
41.示例性的，本实施例中，通过市电向负载供电时，市电经过整流器、逆变器后向负载供电，同时，市电通过整流器后，经过电池接口以及充放电电路400向电池200充电；当需要通过电池向负载供电时，电池200通过充放电电路400放电，电池200的电能经过电池接口以及逆变器后向负载供电。
42.示例性的，充放电电路可以包括充电开关单元、放电开关单元、充电二极管、放电二极管以及检测单元。
43.示例性的，充电开关单元、放电开关单元可以包括继电器、接触器、mos器件等。
44.示例性的，检测单元可以用于检测电池电压；检测充放电电路中电流的大小、方向等。
45.示例性的，控制器300配置为根据检测单元的采样数据控制充电开关单元、放电开关单元的通断。例如，当电池被充满电时，控制器300控制充电开关单元断开，保持放电开关单元导通。
46.示例性的，充电二极管用于放电开关单元断开时，充电电流的续流，放电二极管用于充电开关单元断开时，放电电流的续流；
47.例如，当电池被充满电，充电开关单元断开且放电开关单元导通时，基于放电二极管的单向导通性，电池不能被充电，但当电池需要向外放电时，电池可以通过放电二极管以及放电开关单元向外放电。
48.本实施例提出的ups电源中，为电池配置控制器，配置控制器通过充放电电路控制电池充电或放电，ups主机不需要和控制器进行通信，无需通过ups主机控制电池充电或放电，进而可以使得当需要更换ups主机时，无需考虑ups主机的通信协议、通信接口是否与控制器一致，可以使ups主机的选型更加灵活。
49.图2是实施例中的一种充放电电路结构示意图，参考图2，作为一种可实施方案，充放电电路包括充电接触器401、放电接触器402、充电二极管d2、放电二极管d1以及检测单元403。
50.参考图1和图2，充电接触器401与放电接触器402串联后设置在充放电电路400的正极线路上，充电接触器401的一端与电池的正极bat+相连接，放电接触器402的一端与电池接口的ups+端相连接。
51.充电二极管d2并联在放电接触器402的两端，充电二极管d2的正极与电池接口的ups+端相连接；放电二极管d1并联在充电接触器401的两端，放电二极管d1的正极与电池的正极bat+相连接。
52.检测单元403设置在充放电电路400的充放电线路上，控制器300分别与检测单元403、充电接触器401、放电接触器402相连接。
53.示例性的，本方案中，检测单元403用于检测充放电电路400中的电流以及电池200
的电压。
54.示例性的，本实施例中，控制器300配置为根据检测单元403的采样数据控制充电接触器401、放电接触器402的通断。
55.示例性的，本实施例中，ups电源的工作方式包括：
56.初始时刻，控制器300控制充电接触器401以及放电接触器402闭合，当ups主机100接入市电后，电池200处于充电状态；
57.控制器300接收检测单元403采集的电池电压，通过电池电压判断电池是否处于满电状态，当电池处于满电状态时控制充电接触器401断开，以使市电停止向电池200充电；
58.当市电断开时，电池处于放电状态，电池200通过放电二极管d1以及放电接触器402向外放电，当控制器300确定检测单元403采集的电流为放电电流时，控制充电接触器401闭合，以增大充放电电路400中的放电电流，使其可以满足负载的工作需要；
59.当电池处于放电状态，且控制器300通过检测单元403采集的电池电压确定电池电量耗尽处于空电状态时，控制放电接触器402断开，以使电池200停止放电；
60.当电池处于空电状态时，若市电恢复，则市电通过充电二极管d2以及充电接触器401向电池200充电，当控制器300确定检测单元403采集的电流为充电电流时，控制放电接触器402闭合，以增大充电电流；
61.当市电正常，充电接触器401处于断开状态时，若控制器300通过检测单元403采集的电池电压确定电池200处于非满电状态，则控制充电接触器401闭合，当电池200被充至满电后，控制充电接触器401断开。
62.图3是实施例中的另一种充放电电路结构示意图，参考图3，作为一种可实施方案，充放电电路包括充电接触器401、放电接触器402、充电二极管d2、放电二极管d1以及检测单元403。
63.参考图1和图3，充电接触器401设置在充放电电路400的负极线路上，放电接触器402设置在充放电电路400的正极线路上。
64.充电二极管d2并联在放电接触器402的两端，充电二极管d2的正极与电池接口的ups+端相连接；放电二极管d1并联在充电接触器401的两端，放电二极管d1的负极与电池的负极bat-相连接。
65.检测单元403设置在充放电电路400的充放电线路上，控制器300分别与检测单元403、充电接触器401、放电接触器402相连接。
66.图3所示的方案中，控制器的配置方式和ups电源的工作过程与图2所示方案中记载的对应内容相同。
67.图2或图3所示的ups电源中，为电池配置控制器，同时在电池与ups主机之间配置包括充电接触器、放电接触器、充电二极管、放电二极管以及检测单元的充放电电路，基于充放电电路，控制器可以根据ups主机接入的市电的状态自动控制电池处于充电状态或者放电状态，电池无需与ups主机进行通信，可以避免为电池配置复杂的电池系统，同时也避免了由于需要保证电池系统与ups主机的通信协议、通信接口一致而导致ups主机的选型存在很大局限性的问题。
68.图4是实施例中的另一种充放电电路结构示意图，参考图4，在图2所示方案的基础上，充电接触器401配置有充电接触器驱动4011，放电接触器402配置有放电接触器驱动
4021，控制器300分别与充电接触器驱动4011、放电接触器驱动4021相连接。
69.本方案中，接触器驱动用于调整通过接触器线圈的电流，进而实现快速闭合或断开接触器。以充电接触器401为例，充电接触器驱动4011接收控制器300的控制信号，基于控制信号调整通过充电接触器401线圈的电流。
70.参考图4，充放电电路还可以包括预充接触器404和预充电阻r1。预充接触器404的一端与电池的正极bat+相连接，预充接触器404的另一端通过预充电阻r1与电池接口的ups+端相连接。预充接触器404配置有预充接触器驱动4041，控制器300还与预充接触器驱动4041相连接。
71.示例性的，ups电源配置预充接触器404时，初始时刻，控制器300控制充电接触器401以及放电接触器402断开，预充接触器404闭合，当ups主机100接入市电后，首先对电池200进行预充电，预充电结束后，控制器300控制预充接触器404断开，充电接触器401以及放电接触器402闭合。
72.示例性的，基于预充接触器404和预充电组r1，在市电接入ups电源的初始时刻，可以对充电电流进行限流，通过小电流对电池200进行预充电，以避免在初始时刻充电电流过大而对电池200造成损坏。
73.充放电电路还包括断路器405，断路器405设置在充放电电路的充放电线路上。断路器405配置有分励脱扣器4051和断路器驱动4052，分励脱扣器4051分别与控制器300以及断路器驱动4052相连接。
74.示例性的，断路器驱动4052包括挂钩和弹簧，弹簧与断路器405中的动触点相连接，挂钩用于断路器405闭合时，将动触点维持在锁定位置。
75.示例性的，分励脱扣器4051可以接收控制器300发送的控制指令，接收到控制指令时，分励脱扣器4051工作以将挂钩从锁定位置脱出，弹簧带动动触点与静触点分离，进而使断路器405断开。
76.当ups电源配置断路器405时，在ups主机100接入市电前，首先闭合断路器405，保证充放电电路400可以正常连通。
77.参考图4，检测单元包括电流检测模块4031、电压检测模块4032以及接触器黏连电压检测模块4033。
78.电流检测模块4031串联在充放电电路的负极线路上，电压检测模块4032并联在电池的正极bat+、负极bat-上，接触器黏连电压检测模块4033并联在充放电电路的正极线路、负极线路上。
79.示例性的，本方案中，控制器300分别与电流检测模块4031、电压检测模块4032以及接触器黏连电压检测模块4033。
80.控制器300通过电流检测模块4031的采样电流确定充放电电路中电流的数值以及方向；通过电压检测模块4032的采样电压确定电池200的电压，进而确定电池200是否处于满电状态；通过接触器黏连电压检测模块4033的采样电压确定充放电电路中配置的接触器是否存在黏连故障。
81.示例性的，本方案中，当控制器300确定接触器存在黏连故障时，可以控制断路器405断开，从而实现对电池200以及ups主机100的保护。
82.参考图4，充放电电路还包括熔断器407，熔断器407串联在充放电电路的正极线路
上，熔断器407在充放电电路中的电流过大时断开，从而实现充放电电路的过流保护。
83.作为一种可实施方案，控制器300可以采用bms(battery management system)控制器，控制器300可以通过电池200供电。
84.作为一种可实施方案，充放电电路设置在高压控制箱内，通过高压控制箱实现充放电电路的模块化以及实现对充放电电路内部电子器件的保护。
85.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。