电力自动切换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电力自动切换器，包括一个外壳，在外壳上设有市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口；在外壳内设有电路板，电路板上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口内。在电路板上设有市电输入端子P1至市电输出端子J1的一路通路，以及逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1的另一路通路。这两路通路依靠继电器吸合导通，并且依靠光电耦合器等元件来自动切换。本发明可自动判断使用何种供电电源，省去人为操作连接，切换留有安全死区，更加安全可靠。
【专利说明】电力自动切换器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种供电切换装置，尤其是一种为交通工具提供电力自动切换的装 置。
【背景技术】
[0002] 大型客车、公交车、摆渡车等使用大容量电池的交通工具上通常都配备有逆变电 源，为车载设备供电。而其在泊车点停车熄火后，若继续使用逆变电源供电，则难以掌握电 池剩余电量，电池过放电会导致电量不足车辆难以再次启动。
[0003] 而在泊车点人为操作连接市电供电，则一方面操作连接麻烦，另一方面两种供电 源的切换需要人工去掌握控制，一不小心若同时供电则可能会导致事故。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于为大型客车、公交车、摆渡车等使用大容量电池的交通工具提 供一种电力自动切换器，当交通工具行驶过程中，自动选择逆变电源供电，而当其在泊车点 连接上市电后，自动切换供电电源为市电，可节省车载电池用电量，避免电池过放导致电量 不足车辆难以启动。本发明采用的技术方案是： 一种电力自动切换器，包括一个外壳，在外壳上设有市电输出接口、逆变器输入接口和 市电输入接口；在外壳内设有电路板，电路板上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子 P2和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口 内。
[0005] 市电输入端子P1接第一降压整流电路的输入端，第一降压整流电路的正输出端 接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1线圈 的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电路的 负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和M0S管Q1的栅极，并通过电容C2接第一 线路地GND1 ;M0S管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一端和继电器 K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电耦合器U1输入端阳极，光电耦合器U1输入端阴 极接第一线路地GND1 ;市电输入端子P1中的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1 和继电器K2常开开关K2-1，连接至市电输出端子J1。
[0006] 逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路的输入端，第二降压整流电路的正输 出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一端和继 电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路的负输出端； 电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、M0S管Q2的栅极 以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2 ;电阻R5的 另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2 ;M0S管Q2 的源极接第二线路地GND2,漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。逆 变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过继电器K3常开开关K3-1和继电器K4常开开 关K4-1，连接至市电输出端子Jl。
[0007] 电阻R5的取值小于电阻R3的取值，使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导 通时，电阻R5上的电压小于M0S管Q2的导通电压。
[0008] 进一步地，继电器K1线圈和继电器K2线圈两端还并联有一个二极管D6,二极管 D6的阴极接继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端 和继电器K2线圈的另一端。
[0009] 继电器K3线圈和继电器K4线圈两端还并联有一个二极管D7,二极管D7的阴极 接继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3线圈的另一端和继电器 K4线圈的另一端。
[0010] 进一步地，电阻R2的取值为20k?100ΚΩ。
[0011] 进一步地，电阻R3和R4的阻值相等，取值为20k?100ΚΩ。
[0012] 进一步地，电阻R5的取值为50?120 Ω。
[0013] 进一步地，市电输入端子P1和继电器K2常开开关K2-1之间还接有一个保险丝 FUSE1。
[0014] 进一步地，外壳包括后盖、密封圈，外壳主体、前盖；通过螺钉将后盖和前盖固定在 外壳主体上，并且后盖和外壳主体间，以及前盖和外壳主体间均设置了密封圈；市电输出接 口、逆变器输入接口和市电输入接口设置在前盖上。
[0015] 进一步地，外壳主体两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔。
[0016] 进一步地，后盖上还设有保险丝座。
[0017] 本发明的优点在于：本发明可自动判断使用何种供电电源，省去人为操作连接，切 换留有安全死区，更加安全可靠，且无火花产生。采用密封全铝壳设计，更加有效防止不当 操作引起的触电事故，且散热性能良好。可更换保险丝设计能够延长产品使用寿命，客户可 自行更换同规格保险丝。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的外壳的俯视图。
[0019] 图2为本发明的外壳的前向视图。
[0020] 图3为本发明的外壳的后向视图。
[0021] 图4为本发明的侧向内部结构视图。
[0022] 图5为本发明的电原理图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0024] 本发明所提出的电力自动切换器，包括一个外壳，如图1?图4所不，夕卜壳包括后 盖4、密封圈5,外壳主体6、前盖7 ;可通过螺钉9将后盖4和前盖7固定在外壳主体6上， 并且后盖4和外壳主体6间，以及前盖7和外壳主体6间均设置了密封圈5,以起到防水作 用。在外壳的前盖7上，设有230V市电输出接口 1、230V逆变器输入接口 2和230V市电输 入接口 3。外壳内设有电路板10。电路板10上设有市电输出端子J1、逆变电源输入端子 P2和市电输入端子P1。
[0025] 安装时，将线路板10跟后盖4和保险丝座8装配成组件，再将装配好的组件上的 线路板10通过外壳主体6内侧的导槽插入外壳主体6。将线路板10上的市电输出端子J1、 逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1分别插入前盖7上的市电输出接口 1、逆变器输入 接口 2和市电输入接口 3。通过8个装配螺钉9将后盖4和前盖7装配在外壳主体6上，密 封圈5起到密封作用。
[0026] 另外，外壳主体6两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔11。安装腰孔11 为产品固定安装用。在后盖4上设有保险丝座8,当负载过载熔断保险丝时，可旋开更换内 部保险丝。
[0027] 本发明的电原理如图5所示， 市电输入端子P1接第一降压整流电路101的输入端，第一降压整流电路101的正输出 端接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1线 圈的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电路 101的负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和M0S管Q1的栅极，并通过电容C2 接第一线路地GND1 ;M0S管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一端 和继电器K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电稱合器U1输入端阳极，光电稱合器U1 输入端阴极接第一线路地GND1。二极管D6的阴极接继电器K1线圈的一端和继电器K2线 圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端。市电输入端子P1中 的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1和继电器K2常开开关K2-1，连接至市电输 出端子J1。
[0028] 上述电路中，第一降压整流电路101由变压器T1，整流二极管D1、D2、D3、D5构成， 整流输出约12v的直流电。电阻R2的取值要大一些，通常为20k?100K Ω，典型值为l〇〇k。 电容Cl为滤波电容，电容C2为延时电容，C2 -般取值为几十uF至几百uF。二极管D6用 于泄放继电器K1线圈和继电器K2线圈断电时的感应电。保险丝FUSE1接在市电输入端子 P1和继电器K2常开开关K2-1之间，保险丝FUSE1置于外壳上的保险丝座8内，熔断后方便 更换。
[0029] 逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路102的输入端，第二降压整流电路102 的正输出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一 端和继电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路102的 负输出端；电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、M0S管 Q2的栅极以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2 ; 电阻R5的另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2 ; M0S管Q2的源极接第二线路地GND2,漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另 一端。二极管D7的阴极接继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3 线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。逆变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过 继电器K3常开开关K3-1和继电器K4常开开关K4-1，连接至市电输出端子J1。
[0030] 上述电路中，第二降压整流电路102由变压器T2、整流二极管D8、D9、D11、D12构 成，整流输出约12v的直流电。电容C3为滤波电容，电容C4为延时电容。电阻R5的取值 要远小于R3,使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导通时，电阻R5上的电压小于M0S 管Q2的导通电压。具体地，电阻R5的取值为50?120 Ω。电阻R3和R4的阻值相等，取值 为20k?100ΚΩ，典型值为l〇〇k。电容C4在几十uF。二极管D7用于泄放继电器K3线圈 和继电器Κ4线圈断电时的感应电。
[0031] 下面分几种情形来阐述本发明的工作原理。
[0032] 情形一，若市电输入端子Ρ1和逆变电源输入端子Ρ2同时得电，由于电容C1正极 的电位可以急速升到一个较高电位，如12V，则光电耦合器U1的输入端即刻导通，使得在非 常短的时间内，光电耦合器U1的集电极和发射极导通，从而快速拉低M0S管Q2的栅极电 位，使得M0S管Q2截止，继电器Κ3和Κ4不吸合，逆变电源输入端子Ρ2至市电输出端子J1 间通路被切断。R5的取值（100Ω )远小于R3 (100k)，目的就是为了能够在光电耦合器U1 的集电极和发射极导通时拉低M0S管Q2的栅极电位。
[0033] 而M0S管Q1栅极电位则因为通过电阻R2给电容C2充电的缘故，缓慢上升；电阻 R2的取值较大，如100K，则充电到M0S管Q1导通需要数秒；M0S管Q1导通后，继电器K1和 K2的线圈得电，吸合继电器K1和K2的常开开关K1-1和K2-1，市电输入端子P1至市电输 出端子J1间的通路接通。
[0034] 情形二，车辆在外行驶回到泊车点，在车辆电门还未关闭的时候，驾驶员接上市 电。这时会出现逆变电源输入端子P2在得电的情况下（(此时常开开关K3-1和K4-1是闭 合的，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1的通路是接通的)，市电输入端子P1后得电 了，这时就需要自动切换功能，如下所述： 此时电容C1正极的电位可以急速升到一个较高电位，光电稱合器U1的输入端即刻导 通，使得在非常短的时间内，光电耦合器U1的集电极和发射极导通，从而快速拉低M0S管Q2 的栅极电位，使得M0S管Q2截止，继电器K3和K4线圈的回路被立刻断开，线圈失电使得继 电器K3和K4的常开开关K3-1和K4-1从闭合转为断开，逆变电源输入端子P2至市电输出 端子J1间通路被快速切断。
[0035] 同情形一，因为通过电阻R2给电容C2充电的缘故，需要数秒后M0S管Q1才导通， 继电器K1和K2的线圈得电，吸合继电器K1和K2的常开开关K1-1和K2-1，市电输入端子 P1至市电输出端子J1间的通路导通。这样就使得两个电源的切换留有安全死区时间。
[0036] 情形三，早晨在市电输入端子P1依然得电的情况下(驾驶员忘了先切断输入的市 电)，驾驶员开启车辆电门，此时逆变电源输入端子P2后得电。
[0037] 由于一开始市电输入端子P1得电的情况下，光电稱合器U1的输入端是导通的，集 电极和发射极间也是导通的，M0S管Q2的栅极电位被拉低，所以，即便逆变电源输入端子P2 得电后，通过电阻R3给电容C4充电，电容C4两端的电压也不会高于M0S管Q2的导通电压， 这也是因为R5的取值（100Ω)远小于R3(100k)的缘故。M0S管Q2还是处于关断状态，则 继电器K3和K4不吸合，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间的通路还是被切断。
[0038] 车辆需要上路行驶时，驾驶员必然切断输入的市电(不可能拖着电线开车到路 上)，则市电输入端子P1失电，电容C2上的电荷通过二极管D4快速释放，电容C2两端电压 快速降低，则M0S管Q1快速关断，引起继电器K1和K2快速关断，则市电输入端子P1至市 电输出端子J1的通路快速切断。同时光电耦合器U1的输入端也快速关断，则集电极和发 射极断开，M0S管Q2的栅极电位开始慢慢达到导通电压（由于电容C4上的电压从接近于0 伏到充电至M0S管Q2的导通电压，需要时间，原因是通过电阻R3给电容C4充电的，而电阻 R3取值比较大，典型值为100k，充电时间需要数秒)，M0S管Q2导通，使得继电器K3和K4吸 合，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间的通路导通。这个情形中，电源的自动切换 也是存在安全死区时间的。
[0039] 其它的情形，可根据上述的工作原理分析而得，不再一一赘述。而二极管D10是给 电容C4快速放电用的。比如车辆停驶，车上不需要任何设备用电时，关闭电门，则逆变输入 端子P2失电时，电容C4上的电荷可通过二极管D10快速释放，使得M0S管Q2快速关断。
【权利要求】
1. 一种电力自动切换器，包括一个外壳，其特征在于：在外壳上设有市电输出接口 (1)、逆变器输入接口（2)和市电输入接口（3); 在外壳内设有电路板（10)，电路板（10)上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2 和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口（1)、逆变器输入接口（2)和市电输入 接口⑶内； 市电输入端子P1接第一降压整流电路（101)的输入端，第一降压整流电路（101)的正 输出端接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1 线圈的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电 路101的负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和MOS管Q1的栅极，并通过电容 C2接第一线路地GND1 ;MOS管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一 端和继电器K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电耦合器U1输入端阳极，光电耦合器 U1输入端阴极接第一线路地GND1 ; 市电输入端子P1中的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1和继电器K2常开 开关K2-1，连接至市电输出端子J1 ; 逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路（102)的输入端，第二降压整流电路（102) 的正输出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一 端和继电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路102的 负输出端；电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、MOS管 Q2的栅极以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2 ; 电阻R5的另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2 ; MOS管Q2的源极接第二线路地GND2，漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另 一端； 逆变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过继电器K3常开开关K3-1和继电器K4 常开开关K4-1，连接至市电输出端子J1 ; 电阻R5的取值小于电阻R3的取值，使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导通 时，电阻R5上的电压小于MOS管Q2的导通电压。
2. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 继电器K1线圈和继电器K2线圈两端还并联有一个二极管D6，二极管D6的阴极接继电 器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线 圈的另一端。
3. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 继电器K3线圈和继电器K4线圈两端还并联有一个二极管D7，二极管D7的阴极接继电 器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线 圈的另一端。
4. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 电阻R2的取值为20k?100K Ω。
5. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 电阻R3和R4的阻值相等，取值为20k?100K Ω。
6. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 电阻R5的取值为50?120 Ω。
7. 如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于： 市电输入端子Ρ1和继电器Κ2常开开关Κ2-1之间还接有一个保险丝FUSE1。
8. 如权利要求1?7中任一项所述的电力自动切换器，其特征在于： 外壳包括后盖（4)、密封圈（5)，外壳主体（6)、前盖（7);通过螺钉（9)将后盖（4)和前 盖（7)固定在外壳主体（6)上，并且后盖（4)和外壳主体（6)间，以及前盖（7)和外壳主体 (6)间均设置了密封圈（5); 市电输出接口（1)、逆变器输入接口⑵和市电输入接口⑶设置在前盖（7)上。
9. 如权利要求8所述的电力自动切换器，其特征在于： 外壳主体（6)两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔（11)。
10. 如权利要求8所述的电力自动切换器，其特征在于： 后盖（4)上还设有保险丝座（8)。
【文档编号】H02J9/06GK104092279SQ201410351412
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】郑兴, 梅家才, 滕夏晨, 潘卫星 申请人:帝发技术(无锡)有限公司