[发明专利]一种LED应急灯电池管理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，是一种LED应急灯电池管理装置及其方法。

背景技术

目前，随着锂离子电池、镍氢电池、镍锌电池在应急灯中的普遍应用，备用电池组的安全性和可靠性、使用寿命和使用效率对应急灯的性能有着至关重要的影响。现有的应急灯由于供电电池长期处于充电、搁置、放电等不确定的循环工作状态中，单体电池寿命和供电稳定性受到比较大的影响。

现有的应急灯产品，一般只能工作在应急模式下，即在220V交流停止供电时启动工作。这种单一的工作模式，使应急灯的应用范围受到较大限制。因此，有必要对应急灯的工作模式进行拓展，并通过可遥控的工作模式选择和切换功能，使应急灯还可工作在非应急状态下，如后备模式等，进一步拓宽应急灯的应用范围。

在由多只单体电池串联构成的电池组中，单体电池的性能决定了电池组的性能，特别是随着充放电循环次数的增加，各单体电池性能一致性偏差也随之增大，而采用本发明充电均衡技术可有效地降低或减小各单体电池性能一致性偏差。现有的应急灯控制装置中不具备单体电池均衡功能，因而大大降低了电池组的有效使用容量和使用寿命。

通用应急灯主要包括电池组、充电器、充电控制单元、电光单元与人机交互单元组成。其中充电机多采用非可程控的固定参数充电器，充电控制单元往往采用非智能采集和控制方法，控制方法单一且固化，无法采用智能能源管理策略；人机交互单元多采用机械按钮和单一指示灯指示系统状态。而本发明则采用微控制器对应急灯的各个单元的工作状态和人机交互进行智能管理，从而满足多工作模式和智能电池管理的要求。迄今未见集电池监测和均衡、电池充放电保护、多工作模式切换、遥控等功能为一体的LED应急灯电池管理装置及其方法的文献报道和实施应用。

发明内容

本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进，提供一种集电池监测和均衡、电池充放电保护、多工作模式切换、遥控等功能为一体的LED应急灯电池管理装置，并提供其方法，能够对应急灯电池组进行有效地监测、充放电管理和控制，以达到避免电池被过充电和过放电、降低电池性能衰减速度、延长电池使用寿命，进一步提高应急灯的安全性和可靠性。

实现上述目的所采取的技术方案是，一种LED应急灯电池管理装置，它包括电平放大与转换单元、遥控单元，其特征是，还包括：采样与均衡单元、微控制器CPU、低压自关断单元、充电机及工作模式控制单元，所述采样与均衡单元包括单体电压采样继电器J1～Jn、飞渡电容Cs、采样继电器JS、均衡控制继电器JB、采样放大器A1和译码器，单体电压采样继电器J1～Jn分别与各自的单体电池Bat1～Batn连接，单体电压采样继电器J1～Jn均与飞渡电容Cs连接，单体电压采样继电器J1～Jn与采样控制继电器JS和均衡控制继电器JB连接，采样控制继电器JS与采样放大器A1连接；所述低压自关断单元包括检测继电器JF、电池第一关断继电器JC1、电池第二关断继电器JC2和切换继电器JSw，检测继电器JF、电池第一关断继电器JC1、电池第二关断继电器JC2和切换继电器JSw相连接；所述充电机及工作模式控制单元包括充电器、电池充放电控制开关JCg和供电开关Jle，充电器与电池充放电控制开关JCg连接，电池充放电控制开关JCg与供电开关Jle连接；采样与均衡单元的译码器的多路插口与微控制器CPU的D08～D13脚连接，采样与均衡单元的均衡控制继电器JB与微控制器CPU的D07脚连接，采样与均衡单元的采样放大器A1与微控制器CPU的ADCO脚连接，低压自关断单元的检测继电器JF与微控制器CPU的D11脚连接，低压自关断单元的电池第二关断继电器JC2与微控制器CPU的D01脚连接，充电机及工作模式控制单元的充电器的恒流控制端口与微控制器CPU的D02脚连接，充电机及工作模式控制单元的充电器的恒压控制端口与微控制器CPU的D03脚连接，充电机及工作模式控制单元的充电器的启停控制端口与微控制器CPU的D04脚连接，充电机及工作模式控制单元的电池充放电控制开关JCg与微控制器CPU的D05脚连接，充电机及工作模式控制单元的供电开关Jle与微控制器CPU的D06脚连接，所述电平放大与转换单元与微控制器CPU的ADC1和Vref脚连接。

一种LED应急灯电池管理方法，其特征是，它包括以下过程：

1)采样与均衡过程

(a)装置复位时，微控制器CPU各端口保持低电平，且采样与均衡单元的译码器未选通任何通道，单体电压采样继电器J1～Jn、采样控制继电器JS和均衡控制继电器JB均处于关断状态，令计数器CI为1；