基于buck充電器的蓄電池檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及蓄電池檢測領域，尤其涉及一種基于BUCK充電器的蓄電池檢測裝置 及其檢測方法。
【背景技術】
[0002] 正常情況下BUCK充電器的輸出端一直有直流電壓存在，使得蓄電池是否有接或 異常難于做出有效的判斷，如果因為蓄電池未接或異常而造成負載斷電將是一個非常嚴重 的問題。
[0003]現(xiàn)有的蓄電池未接檢測技術專利主要有如下： 一般常用的做法有兩種： (一）采用電池放電法，在電池充電電流較為微小(或者沒電流）的時候，強制轉電池放 電，通過電池放電的方法來檢測電池是否已接，此方法的缺點是比較明顯的，一個是電池無 法頻繁放電，這樣也就無法實時檢測出電池未接，另外，頻繁的放電容易導致蓄電池老化， 影響電池的容量和使用壽命。
[0004] (二）另外一種是擾動法，通過關驅動來判斷電池電壓降低多少來判斷是否有電池 是否還掛接在系統(tǒng)上。此方法存在一個缺點：就是輸出電壓電流波形會出現(xiàn)斷續(xù)造成輸出 有缺口，且控制環(huán)路得做出關驅動等相應的處理。
[0005][0006] 另一公開號為CN103176100,并且專利名稱為"一種UPS中檢測電池未接的方法 及裝置"是通過控制ChargeOn/Off開關，控制充電板繼電器是否對電池進行充電，然后通 過判斷電池電壓來檢測電池是否連接正常。同樣存在充電關閉后UPS不能單獨采用充電電 壓和電池電壓作為電源輸入的問題，否則同樣有電源中斷的風險。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種基于BUCK充電器的蓄電池檢測 裝置及其檢測方法，實現(xiàn)在線判斷蓄電池的是否接入異常。
[0008] 本發(fā)明解決技術問題所采用的方案是：一種基于BUCK充電器的蓄電池檢測裝置， 包括一BUCK充電器，所述BUCK充電器的輸出端連接至一蓄電池，所述BUCK充電器由一開 關器件Q1、一續(xù)流二極管D1以及一電感L1構成，所述開關器件Q1的集電極接至所述BUCK 充電器的正輸入端Bus+，所述開關器件的發(fā)射極分別接至所述續(xù)流二極管D1的陰極和所 述電感L1的一端，所述續(xù)流二極管D1的陽極接至所述BUCK充電器負輸入端Bus-，所述 BUCK充電器的輸出端并聯(lián)有一虛擬阻抗電路，所述虛擬阻抗電路由一電容C1并聯(lián)一電阻 R1構成，所述電容Cl的一端與所述電感L1的另一端相連，該電容Cl的另一端連接至所述BUCK充電器的負輸入端Bus-;所述BUCK充電器還連接有一用于實時采集BUCK充電器輸出 電壓值Uout電壓采集模塊，該電壓采集模塊的采集周期為Ts，Ts=Tws/N，其中Tws為BUCK 充電器的開關器件Q1的PWM周期，N為正整數(shù)且N彡5,并且R1C1彡2Tws;所述電壓采集 模塊將采集的電壓值輸入至一用于判斷蓄電池是否未接的判斷模塊。
[0009] 進一步的，當所述BUCk充電器不處于充電狀態(tài)，此時通過所述判斷模塊比較所述 BUCK充電器輸出電壓值Uout和蓄電池的低壓閾值Ulow，當Uout<Ulow，則蓄電池未接入 BUCK充電器，當Uout彡Ulow，則蓄電池接入BUCK充電器；當所述BUCk充電器處于充電狀 態(tài)，此時通過所述判斷模塊獲取N個BUCK充電器輸出電壓值Uout中的最大值Umax和最小 值Umin，當Umax-Umin彡Uset，則蓄電池未接入BUCK充電器，否則蓄電池接入BUCK充電器， 其中Uset為預設電壓。
[0010] 進一步的，還包括一用于當所述蓄電池未接入BUCK充電器時發(fā)出報警信號的報 警模塊，所述報警模塊與所述判斷模塊電連接。
[0011] 進一步的，還包括一用于實時采集BUCK充電器充電電流的電流采集模塊，所述電 流采集模塊與所述判斷模塊電連接。
[0012] 進一步的，所述電流采集模塊的采集周期為Tp，Tp=Tws/M，M為正整數(shù)且M彡5， 若所述BUCK充電器已接入所述蓄電池，將所述電流采集模塊采集的M個充電電流值 Ibatl、Ibat2、…、IbatM輸入至所述判斷模塊且擬合出BUCK充電器輸出端的電流曲線 汾，以及通過所述電壓采集模塊采集的M個BUCK充電器輸出電壓值Uoutl、Uout2、…、 UoutM擬合出BUCK充電器輸出端的電壓曲線A￡/，其中M為正整數(shù)且M<N，并根據(jù)、:么IT 擬合蓄電池內阻減:，其中=M//M。
[0013] 進一步的，本發(fā)明還提供一種基于上述BUCK充電器的蓄電池檢測裝置的檢測方 法，包括以下步驟： 步驟S1 :通過所述電壓采集模塊實時采集BUCK充電器輸出端的電壓值Uout至所述判 斷模塊，采集周期為Ts，Ts=Tws/N，其中Tws為BUCK充電器的開關器件Q1的PWM周期，N為 正整數(shù)且N彡5 ; 步驟S2 :根據(jù)所述開關器件Q1是否導通判斷所述BUCK充電器是否處于充電狀態(tài)，若 開關器件Q1未導通，則所述BUCK充電器不處于充電狀態(tài)，轉入步驟S3 ;若開關器件Q1導 通，則所述BUCK充電器處于充電狀態(tài)，轉入步驟S4; 步驟S3:通過所述判斷模塊比較所述BUCK充電器輸出電壓值Uout和蓄電池的低壓閾 值Ulow，當Uout<Ulow，則蓄電池未接入BUCK充電器；當Uout彡Ulow，則蓄電池接入BUCK 充電器； 步驟S4:通過所述判斷模塊獲取N個BUCK充電器輸出電壓值Uout中的最大值Umax和 最小值Umin，當Umax-Umin彡Uset，則蓄電池未接入BUCK充電器，否則蓄電池接入BUCK充 電器，其中Uset為預設電壓。
[0014] 進一步的，在步驟S4中，當所述蓄電池接入所述BUCK充電器時，還包括以下步 驟： 步驟S40:通過一電流采集模塊實時采集BUCK充電器的充電電流值Ibat，采集周期為Tp，Tp=Tws/M，其中Tws為BUCK充電器的PWM開關的周期，M為正整數(shù)且M彡5; 步驟S41 :將所述電流采集模塊采集的M個充電電流值Ibatl、Ibat2、…、IbatM輸入 至所述判斷模塊且擬合出BUCK充電器輸出端的電流曲線AT，以及通過所述電壓采集模塊 采集的M個BUCK充電器輸出電壓值Uout1、Uout2、…、UoutM擬合出BUCK充電器輸出端的 電壓曲線編ET，其中M為正整數(shù)且M<N; 步驟S42 :根據(jù)所述判斷模塊擬合出的電流曲線M和擬合出的電壓曲線At/擬合蓄電 池內阻曲線::漏:，其中; 步驟S43:若所述蓄電池內阻set，其中:及set為預設電阻，則經(jīng)所述判斷模塊 觸發(fā)一報警模塊產(chǎn)生報警信號。
[0015] 進一步的，根據(jù)權利要求7所述的基于BUCK充電器的蓄電池檢測方法，在所述步 驟S3或步驟S4中，若蓄電池未接入BUCK充電器，則所述判斷模塊觸發(fā)所述報警模塊發(fā)出 報警信號。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下有益效果： (1)本發(fā)明對蓄電池未接的判斷無需對充電電流進行檢測，用的是針對有接電池和沒 接蓄電池，BUCK充電器輸出電壓波形存在差異，根據(jù)BUCK充電器輸出電壓波形上的差異， 即可在線判斷出蓄電池的接入是否異常，而無需關閉電源，具備判斷方法簡單、實時判斷的 優(yōu)點。
[0017] (2)避免采用充電電壓或蓄電池電壓作為UPS工作電源輸入時造成電源的中斷， 蓄電池保持實時在充電，即使蓄電池未接也不會造成電源中斷，有效解決了現(xiàn)有技術中UPS 執(zhí)行蓄電池未接測試時充電器關斷的問題。
[0018] (3)在BUCK充電器的開關器件Q1的導通階段，通過BUCK充電器的輸出電壓、充電 電流檢測計算蓄電池內阻，判斷蓄電池性能，用于輔助判斷電池的性能。
[0019] (4)避免由于檢測而引起蓄電池放電從而降低蓄電池的充電效率和使用壽命，具 有對電池無損害的特點。
【附圖說明】
[0020] 下面結合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例的電路結構框圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明實施例的BUCK充電器和虛擬阻抗電路的電路原理圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明實施例的BUCK充電器輸出電壓Uout在不同狀態(tài)下的曲線圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例的BUCK充電器電壓、電流和PWM曲線圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0026] 如圖1~4所示，本實施例提供一種基于BUCK充電器的蓄電池檢測裝置，包括一 BUCK充電器，所述BUCK充電器的輸出端連接至一蓄電池，所述BUCK充電器由一開關器件 Q1、一續(xù)流二極管D1以及一電感L1構成，所述開關器件Q1的集電極接至所述BUCK充電器 的正輸入端Bus+，所述開關器件的發(fā)射極分別接至所述續(xù)流二極管D1的陰極和所述電感 L1的一端，所述續(xù)流二極管D1的陽極接至所述BUCK充電器負輸入端Bus-，所述BUCK充電 器的輸出端并聯(lián)有一虛擬阻抗電路，所述虛擬阻抗電路由一電容Cl并聯(lián)一電阻R1構成， 所述電容C1的一端與所述電感L1的另一端相連，該電容C1的另一端連接至所述BUCK充 電器的負輸入端Bus-;所述BUCK充電器還連接有一用于實時采集BUCK充電器輸出電壓值 Uout電壓采集模塊，該電壓采集模塊的采集周期為Ts，Ts=Tws/N，其中Tws為BUCK充電器 的開關器件Q1的PWM周期，N為正整數(shù)且N彡5,并且R1C1彡2Tws;所述電壓采集模塊將 采集的電壓值輸入至一用于判斷蓄電池是否未接的判斷模塊。
[0027] 在本實施例中，當所述BUCk充電器不處于充電狀態(tài)，此時通過所述判斷模塊比較 所述BUCK充電器輸出電壓值Uout和蓄電池的低壓閾值Ulow，當Uout<Ulow，則蓄電池未 接入BUCK充電器，當Uout彡Ulow，則蓄電池接入BUCK充電器；當所述BUCk充電器處于充 電狀態(tài)，此時通過所述判斷模塊獲取N個BUCK充電器輸出電壓值Uout中的最大值Umax和 最小值Umin，當Umax-Umin彡Uset，則蓄電池未接入BUCK充電器，否則蓄電池接入BUCK充 電器，其中Uset為預設電壓。
[0028] 在本實施例中，還包括一用于當所述蓄電池未接入BUCK充電器時發(fā)出報警信號 的報警模塊，所述報警模塊與所述判斷模塊電連接。
[0029] 在本實施例中，還包括一用于實時采集BUCK充電器充電電流的電流采集模塊，所 述電流采集模塊與所述判斷模塊電連接。
[0030] 在本實施例中，所述電流采集模塊的采集周期為Tp，Tp=Tws/M，M為正整數(shù)且 M多5，若所述BUCK充電器已接入所述蓄電池，將所述電流采集模塊采集的M個充電電流值Ibat1、Ibat2、…、IbatM輸入至所述判斷模塊且擬合出BUCK充電器輸出端的電流曲線避： ，以及通過所述電壓采集模塊采集的M個BUCK充電器