一种用于灯具的集成应急电源的制作方法

1.本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种用于灯具的集成应急电源。


背景技术：

2.随着新能源的发展，越来越多的领域采用新能源作为动力。由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。
3.应急照明在生产，生活中起到至关重要的地位，如消防通道应急灯，消防通道标志灯，楼宇等具备两路电源供电的场合，当一路电源停电，需要灯具能按照要求自动切换到另一路电源上，满足持续不间断照明需求。现有的消防类应急灯具或指标灯，使用单片机集成到电源控制回路中的方式，成本较高。而现有技术中，灯具的应急电源难以在电网供电断电的情况下第一时间转换成应急电源供电，时效性差，难以满足应急照明灯具的照明需求。
4.例如，中国专利cn201711491845.5公开了消防应急照明设备和消防应急照明控制方法。通过电源控制器在主电源的工作电压异常切换至备用电源供电后，切换灯具至应急状态，并在切换至应急状态到达设定时间后，切换灯具至正常状态，从而在切换至应急状态后，实现灯具自动恢复至正常状态。但是该申请在应急切换的过程中，没有直接对电网供电状态进行检测，无法第一时间切换应急电源，应急时效性差。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有的技术中灯具的应急电源的应急时效性差的问题；提供一种用于灯具的集成应急电源，在市电供电断电的第一时间，进行应急电源的供电切换，实现灯具供电的及时切换，时效性更好。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于灯具的集成应急电源，包括状态自动切换模块，用于在市电断电时将市电与检测模块连接以及在市电通电时将市电与检测模块断开连接并在市电通电时断开检测模块的供电，与市电连接；电池模块，用于在市电断电时给灯具供电；检测模块，根据电网的反射阻抗检测市电是否能正常给灯具供电并输出开关控制信号，与状态自动切换模块连接；开关模块，用于切换电池模块的充电状态或供电状态，与检测模块连接；逆变模块，用于将电池模块输出的直流电转换为供负载供电的交流电，与电池模块连接；交流输出转换模块，用于切换灯具为市电供电或电池模块供电，与检测模块连接。当市电断电时，状态自动切换模块将市电与检测模块连通，使得检测模块能检测电网的反射阻抗，继而实现电网断电检测以及电池模块的供电控制，反应迅速，时效性好。
7.作为优选，所述的检测模块包括电流感应器、控制单元和信号发生器，所述电流感应器的输入端与状态自动切换模块连接，所述电流感应器用于检测电网的反射阻抗，所述电流感应器的输出端与控制单元连接，所述控制单元根据电网的反射阻抗判断市电是否能正常给灯具供电，若是，则不产生动作，否则控制信号发生器输出开关控制信号。通过设置
电流感应器进行电网反射阻抗的检测，简单可靠宜行。
8.作为优选，还包括墙壁开关，所述墙壁开关设置在市电与状态自动切换模块之间。通过墙壁开关，使得应急电源具有可关断功能，使用者可以根据具体情况方便的用墙壁开关选择是否使用应急电源，即使是停电，用户不需要照明时还是可以关断它，提高了应急电源使用的便捷性。
9.作为优选，还包括壳体，所述壳体包括上盖和基座，所述上盖和基座卡接，所述状态自动切换模块、电池模块、检测模块、开关模块、逆变模块和交流输出转换模块均设置在基座内。
10.作为优选，还包括整流充电模块，所述整流充电模块包括ac
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dc整流单元、检测保护单元和dc
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dc变换单元，所述ac
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dc整流单元的输入端与状态自动切换模块连接，所述ac
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dc整流单元的输出端与检测保护单元连接，所述dc
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dc变换单元的输入端与检测保护单元连接，所述dc
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dc变换单元的输出端与电池模块连接。通过整流充电模块，使得市电为灯具负载供电的同时为电池模块进行充电，保证电池模块具有充足的电量。
11.作为优选，所述的开关模块包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块的第一端与电池模块连接，所述第一开关模块的第二端与逆变模块连接，所述第一开关模块的控制端与检测模块连接，所述第二开关模块的第一端与电池模块连接，所述第二开关模块的第二端设置有第一触点和第二触点，所述第一触点与dc
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dc变换单元的输出端连接，所述第二触点与逆变模块连接，第二开关模块的控制端与检测模块连接。通过第一开关模块和第二开关模块实现电池模块由充电状态到供电状态的转换，同时，使得逆变模块进行工作使能。
12.作为优选，还包括第一dc
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dc模块和第二dc
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dc模块，所述电池模块经第一dc
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dc模块为检测模块供电，所述第二dc
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dc模块连接在第二开关模块与逆变模块之间，所述电池模块经第二dc
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dc模块为逆变模块供电。通过第一dc
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dc模块和第二dc
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dc模块使得检测模块和逆变模块能稳定进行工作。
13.作为优选，所述的逆变模块包括控制ic单元、dc
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ac变换电路和dc
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dc升压电路，所述控制ic单元与第二dc
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dc模块连接，所述控制ic单元供电后产生spwm信号给dc
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ac变换电路，所述dc
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ac变换电路根据spwm信号将电池模块通过第二开关模块经dc
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dc升压电路升压后传递过来的直流电转换为交流电，所述dc
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ac变换电路与交流输出转换模块连接。采用独立供电的控制ic单元，使得dc
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ac变换电路的控制更加稳定，采用两级dc
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dc
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ac的高频正弦调制逆变，spwm采用的是双极性三阶调制法，电源的谐波含量大大减少，输出标准正弦电压，由于是高频变换，与采用工频变压器的低频变换相比效率高，体积小。
14.本发明的有益效果是：（1）通过状态自动切换模块实现灯具在市电断电时能自动切换到电池模块进行供电，无需人工操作，时效性强，有效解决灯具断电后无法照明的问题；（2）墙壁开关即普通家用开关无需另外铺设线路与控制电气，使得应急电源的应用场合更多，应用范围更广。
附图说明
15.图1是本发明实施例一的集成应急电源的电路连接框图。
16.图2是本发明实施例一的壳体的结构示意图。
17.图3是本发明实施例一的壳体的爆炸图。
18.图中1、市电，2、整流充电模块，3、状态自动切换模块，4、电池模块，5、检测模块，6、逆变模块，7、第一dc
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dc模块，8、第二开关模块，9、交流输出转换模块，10、第一开关模块，11、第二dc
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dc模块，12、上盖，13、基座，14、握持部，15、pcb电路板，16、锂电池，17、安装部，18、固定部。
具体实施方式
19.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
20.实施例一：一种用于灯具的集成应急电源，如图1所示，包括状态自动切换模块3，用于在市电断电时将市电与检测模块连接以及在市电通电时将市电与检测模块断开连接并在市电通电时断开检测模块的供电，通过墙壁开关s1与市电1连接；电池模块4，用于在市电断电时给灯具供电；检测模块5，根据电网的反射阻抗检测市电是否能正常给灯具供电并输出开关控制信号，与状态自动切换模块连接；开关模块，开关模块包括第一开关模块10和第二开关模块8，第一开关模块的第一端与电池模块连接，第一开关模块的第二端与逆变模块连接，第一开关模块的控制端与检测模块连接，第二开关模块的第一端与电池模块连接，第二开关模块的第二端设置有第一触点和第二触点，第一触点与dc
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dc变换单元的输出端连接，第二触点与逆变模块连接，第二开关模块的控制端与检测模块连接；逆变模块6，用于将电池模块输出的直流电转换为供负载供电的交流电，与电池模块连接；交流输出转换模块9，用于切换灯具为市电供电或电池模块供电，与检测模块连接；整流充电模块，整流充电模块包括ac
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dc整流单元、检测保护单元和dc
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dc变换单元，ac
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dc整流单元的输入端与状态自动切换模块连接，ac
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dc整流单元的输出端与检测保护单元连接，dc
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dc变换单元的输入端与检测保护单元连接，dc
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dc变换单元的输出端与电池模块连接；第一dc
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dc模块7和第二dc
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dc模块11，电池模块经第一dc
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dc模块为检测模块供电，第二dc
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dc模块连接在第二开关模块与逆变模块之间，电池模块经第二dc
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dc模块为逆变模块供电。
21.检测模块包括电流感应器、控制单元和信号发生器，电流感应器的输入端与状态自动切换模块连接，电流感应器用于检测电网的反射阻抗，电流感应器的输出端与控制单元连接，控制单元根据电网的反射阻抗判断市电是否能正常给灯具供电，若是，则不产生动作，否则控制信号发生器输出开关控制信号。
22.逆变模块包括控制ic单元、dc
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ac变换电路和dc
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dc升压电路，控制ic单元与第二dc
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dc模块连接，控制ic单元供电后产生spwm信号给dc
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ac变换电路，dc
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ac变换电路根据spwm信号将电池模块通过第二开关模块经dc
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dc升压电路升压后传递过来的直流电转换为交流电，dc
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ac变换电路与交流输出转换模块连接。
23.电池模块包括充电保护单元、锂电池组和输出保护电路，充电保护单元经第二开关模块与dc
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dc变换单元的输出端连接，锂电池组与充电保护单元连接，输出保护电路与锂电池组连接。
24.锂电池组包括若干个电池组，若干个电池组并联，电池组包括若干个电池单元，若干个电池单元串联，电池单元为磷酸铁锂电池18730。
25.在第一dc
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dc模块于电池模块之间设置操作开关s2，目的在于当装置存储期间断开s2，整个系统各个单元都不工作，防止锂电池电量流失。延长补电周期。而当装置被安装
使用时再闭合s2。
26.本发明还设置有壳体，壳体包括上盖和基座，上盖12和基座13卡接，状态自动切换模块、电池模块、检测模块、开关模块、逆变模块、整流充电模块、交流输出转换模块、第一dc
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dc模块和第二dc
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dc模块均设置在基座内。
27.在基座内设置有pcb电路板15，状态自动切换模块、检测模块、开关模块、逆变模块、整流充电模块、交流输出转换模块、第一dc
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dc模块和第二dc
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dc模块均集成在pcb电路板上，电池模块设置在pcb电路板上，pcb电路板固定卡接在基座内，上盖与基座卡接后通过螺纹进行固定，在上盖上设置有圆柱形的握持部14，方便整体状态的拿取，在基座的底端设置安装部17，在安装部的底端设置钩爪状的固定部18，用于将壳体固定在外部设备上。
28.实施例二，一种用于灯具的集成应急电源，本发明还对电池模块的状态进行检测，通过设置电池状态感应器、电池状态感应电路和故障检测电路进行检测，其中电池状态感应器用于采集每个电池单元的电流信息和温度信息；电池状态感应电路，与电池状态感应器连接，用于根据采集到的电流信息和温度信息判断电池单元是否处于正常；故障检测电路，与电池状态感应器连接，通过采集电池单元两端的端电压信息判断电池状态感应器是否发生故障。
29.本发明的工作原理为：墙壁开关闭合电网停电时，状态自动切换模块将市电acl相线接入端与检测模块接通，断开与后级电路连接端口，同时控制第一dc
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dc模块的输出给检测模块供电，墙壁开关闭合提供一条系统检测回路，使得检测模块必定可以检测电网系统回授信号（反射阻抗信号），控制单元控制信号发生器输出开关控制信号，在开关控制信号的作用下，第一开关模块提供通路给第二dc
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dc模块，使得控制ic单元供电工作，对dc
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ac变换电路进行使能，逆变电路的输入与输出切换在开关控制信号作用下完成转换：即交流输出端由原来的电网端转换到逆变输出端；锂电池组的正极由原来的充电输入端切换到逆变输入端，锂电池组供电给逆变模块，实现将低压dc逆变为标准的正弦电源给负载供电。
30.如果市电突然来电，状态自动切换模块立即切断检测模块的供电，市电acl端也切换到后级端，断开检测回路，检测模块没有输出开关控制信号，逆变模块失去dc
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dc独立供电电源停止工作，第二开关模块立即将锂电池组的正极与整流充电模块接通，断开与逆变模块的连接；而交流输出转换模块也完成输出转换，输出直接与外电网连接，整流充电模块此时与市电接通工作，为电池模块充电。
31.电网与逆变输出都是标准正弦电压，而两者经交流输出转换模块控制电气上实现实际隔离，相互没有影响。系统工作可靠。
32.墙壁开关s1断开时，检测回路切断，逆变无输出；此时市电输入也被切断，无输出交流电压，系统不工作。当用于照明时，可以不受限制的用于各个场合，家居照明各个区域皆可安装使用，而不会像普通应急照明灯停电就亮不能关闭。即使是市电停电由逆变模块供电时也可以进行断电。这将可以把它推广到家庭照明应急的场合。
33.在交流输出转换模块的输出端连接有标准的两相交流插座，除了可以为灯具进行供电外，还可以用于如手机、充电器等用电设备。
34.本发明采用新能源锂电池作为后备清洁能源，储能足，可以供60w有效功率输出长达3小时以上，设置充电保护电路，电池充电与供电更加稳定安全。
35.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的
限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。