[发明专利]一种LED应急灯电池管理装置及其方法

权利要求书

1.一种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。

2. 一种LED应急灯电池管理方法，其特征是，它包括以下过程：

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；

(b)由微控制器CPU控制CI对应的单体电压采样继电器Ji导通，单体电池Bati通过与之相连的采样继电器Ji对并联在测量总线上的采样保持电容Cs进行充电，并适当延时后，关断采样继电器Ji，此时Bati单体电池电压被保持在飞渡电容Cs上；

(c)由微控制器CPU控制采样控制继电器JS导通，并启动模数转换控制器ADC，对飞渡电容Cs上的电压经采样与均衡单元的采样放大器A1放大调理后进行AD转换，AD转换完成后，保存采样值Vi，然后，由微控制器CPU控制采样控制继电器JS关断；

(d) 计数器CI加1，如果计数器CI小于单体电池数n，转至(b)，对下只单体电池电压进行测量，否则，转至(e)；

(e)如果，电池处于充电状态，则根据已测量出的单体电压和均衡控制算法确定出需要进行均衡的单体电池，设需要进行均衡的单体电池为Bati；

(f)由微控制器CPU控制Bati所对应的单体电压采样继电器Ji和均衡控制继电器JB同时导通，使单体电池Bati的分流均衡回路闭合，对Bati进行充电分流均衡；

(g)如果均衡周期定时未到，则等待；否则，由微控制器CPU控制单体电压采样继电器Ji和均衡控制继电器JB同时关断，转至(b)；

2）自关断检测过程

（h）微控制器CPU读取通过读取低压自关断单元的检测继电器JF输出状态，如若为1，判定当前为失电状态；

（i）微控制器CPU判断单体电池Bat1～Batn的总电压是否小于最小关断电压，若不小于，则直接到（k），若小于，则进入（j）；

（j）微控制器CPU发关闭电池第二关断继电器JC2指令，电池第二关断继电器JC2截止，因外部电源失电，电池第二关断继电器JC1也为截止状态，此时采样控制继电器JS打开，装置内部断电，从而完成自关断；

（k）结束；

3）充电机与运行模式控制过程

(l) 充电机及工作模式控制单元的供电开关Jle和电池充放电控制开关JCg均处于开启状态时，LED应急灯灭且充电机不为单体电池Bat1～Batn充电，此状态发生在外接电源供电且单体电池电池Bat1～Batn充满电或者外接电源失电且LED应急灯灭的情况；

(m) 充电机及工作模式控制单元的供电开关Jle开启，电池充放电控制开关JCg闭合时，LED应急灯灭且单体电池Bat1～Batn充电，此状态发生在外接电源供电且单体电池Bat1～Batn充电，LED应急灯关断的情况；

(n) 充电机及工作模式控制单元的供电开关Jle闭合，电池充放电控制开关JCg开启时，LED应急灯亮且由充电机供电，此状态发生在单体电池Bat1～Batn充满电且外部电源供电且要求LED应急灯亮的情况；

(o) 充电机及工作模式控制单元的供电开关Jle和电池充放电控制开关JCg均闭合，LED应急灯亮，单体电池Bat1～Batn充电，此状态发生在外接电源供电，LED应急灯亮，且单体电池Bat1～Batn未充满电情况；

4）针对单体电池的充电均衡策略

装置采用以下均衡控制策略：

(p)依次采集单体电池电压，并送入线性表中；

(q)选取线性表中的最大值，记录最大值对应的单体电池序号；

(r) 对需要均衡的单体进行均衡。