车载移动智能备用交直流电源系统的制作方法

文档序号:10690184阅读:578来源:国知局
车载移动智能备用交直流电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载移动智能备用交直电源系统,包括整流器;DC?DC转换器,与车载电池连接,对车载电池的输出电压进行调节,并输出经调压后的直流电;充电电池组,与整流器通过充电回路连接进行充电;逆变器,与整流器的输出端、DC?DC转换器的输出端和充电电池组的放电回路连接,将直流电转变为交流电输出;直流接触器,串联在充电电池组的放电回路中,用于连接或断开放电回路。本车载移动智能备用交直流电源系统既能输出直流电又能输出交流电,应用范围广泛;输入端采用220V或110V交流电、充电电池组和车载电池配合的方式进行电压输入,通过智能电池管理系统对充电电池组的充放电状态进行监控,在保证充电电池组使用寿命的同时制定最合理的电力输配方案。
【专利说明】
车载移动智能备用交直流电源系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能供电领域,特别涉及一种车载移动智能备用交直流电源系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术中,车载电源又叫电源逆变器,是一种能够将DC12V直流电转换为和市电相同的AC220V交流电,供一般电器使用,是一种方便的电源转换器,由于常用于汽车而得名。车载电源一般使用汽车电瓶或者点烟器供电,先将这样的低压直流电转换为265V左右的直流电;然后是真正的转变阶段,再将高压的直流电转变为220V、50Hz的交流电。有了车载电源,就可以把家里所有的小家电搬到车上使用,如手机、笔记本电脑、数码相机、车用冰箱、摄像机、DVD等。
[0003]车载电源不仅适用于车载系统,只要有DC12V直流电源的场合,都可使用电源逆变器,将DC12V转换为AC220V交流电,给人们的生活带来方便。车载电源充分考虑到外部的使用环境,当发生过载或短路现象时将自动保护关机。车载电源的输出电压通过本身的反馈确认可以使电压稳定,空载与额定的电压值变化小于10V。需要说明的是,车载电源的目的是输出和市电相同的电压,满足用电器的需要,但实际上车载电源输出的是模拟正弦波,而市电是真正的正弦波,两者略有不同,一般不影响使用,这是车载电源的工作原理决定的。
[0004]综合以上可知,现有的车载电源仅能输出220V的交流电,应用范围窄。

【发明内容】

[0005]针对上述现有技术中的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种车载移动智能备用交直流电源系统。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种车载移动智能备用交直流电源系统,包括
[0008]整流器,与220V或IlOV交流电源连接,将交流电转变为直流电输出;
[0009 ] DC-DC转换器,与车载电池连接,对车载电池的输出电压进行调节,并输出经调压后的直流电;
[0010]充电电池组,与整流器通过充电回路连接进行充电;
[0011]逆变器,分别与整流器的输出端、DC-DC转换器的输出端和充电电池组的放电回路连接,将直流电转变为交流电输出;
[0012]直流接触器,串联在充电电池组的放电回路中,用于连接或断开放电回路。
[0013]优选地,在充电电池组的充放电回路中串联断路器。
[0014]优选地,所述车载电池的输出电压为12V,所述DC-DC转换器为升压型DC-DC转换器,所述DC-DC转换器将车载电池的输出电压升压至48V进行输出。
[0015]优选地,所述充电电池组的输出电压为48V。
[0016]优选地,还包括电池管理系统,所述电池管理系统包括电池保护板以及和电池保护板通信连接的前端采集传感器和通信模块,所述前端采集传感器采集充电电池组的充放电状态信息并将所述充放电状态信息上传至电池保护板;电池保护板根据所述充放电状态信息控制充放电回路的通断,并将所述充放电状态信息通过通信模块传递至上位机。
[0017]优选地,还包括外壳,所述外壳包括前面板和后面板,在所述前面板上设置有直流输出接口、交流输出接口、交流输入接口、显示屏、电源开关按钮和通信接口;在所述后面板上设置有直流输入接口;所述直流输出接口分别与充电电池组的放电回路、整流器的输出端和DC-DC转换器的输出端连接;所述直流输入接口和DC-DC转换器的输入端连接;所述交流输出接口和逆变器的输出端连接;所述交流输入接口和整流器的输入端连接;所述显示屏和与电池保护板连接;所述电源开关按钮与直流接触器的主触点机械连接;所述通信接口与通信模块通信连接。
[0018]优选地,所述前端采集传感器包括温度传感器、电压传感器、电流传感器和电量传感器,所述电压传感器用于采集充电电池组的充放电电压,电流传感器用于采集充电电池组的充放电电流,电量传感器用于采集充电电池组的剩余电量,温度传感器用于采集充电电池组的温度。
[0019]优选地,其特征在于,所述充电电池组的每一个电池均设置旁路电阻。
[0020]优选地,所述显示屏为IXD显示屏。
[0021 ]优选地,所述通信模块为RS232、RS485或无线通信模块,所述通信接口为RS232、RS485或无线通信接口。
[0022]与现有技术相比,本发明实施例至少具有以下优点:
[0023]本发明车载移动智能备用交直流电源系统既能输出直流电又能输出交流电,应用范围广泛;输入端采用220V或IlOV交流电、充电电池组和车载电池配合的方式进行电压输入,通过智能电池管理系统对充电电池组的充放电状态进行监控,在保证充电电池组使用寿命的同时制定最合理的电力输配方案。
【附图说明】
[0024]图1为本发明车载移动智能备用交直流电源系统的电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0026]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
[0028]如图1所示,图1为本发明车载移动智能备用交直流电源系统的电路原理示意图。
[0029]一种车载移动智能备用交直流电源系统,包括
[0030]整流器,与220V或IlOV交流电源连接,将交流电转变为直流电输出;
[0031 ] DC-DC转换器,与车载电池连接,对车载电池的输出电压进行调节,并输出经调压后的直流电;
[0032]充电电池组,与整流器通过充电回路连接进行充电;
[0033]逆变器,分别与整流器的输出端、DC-DC转换器的输出端和充电电池组的放电回路连接,将直流电转变为交流电输出;
[0034]直流接触器,串联在充电电池组的放电回路中,用于连接或断开放电回路。
[0035 ]在充电电池组的充放电回路中串联QH)断路器。
[0036]车载电池的输出电压为12V,DC-DC转换器为升压型DC-DC转换器,DC-DC转换器将车载电池的输出电压升压至48V进行输出。
[0037]充电电池组的输出电压为48V。
[0038I还包括电池管理系统,电池管理系统包括电池保护板以及和电池保护板通信连接的前端采集传感器和通信模块,前端采集传感器采集充电电池组的充放电状态信息并将充放电状态信息上传至电池保护板;电池保护板根据充放电状态信息控制充放电回路的通断,并将充放电状态信息通过通信模块传递至上位机。
[0039]还包括外壳,外壳包括前面板和后面板,在前面板上设置有直流输出接口、交流输出接口、交流输入接口、显示屏、电源开关按钮和通信接口 ;在后面板上设置有直流输入接口 ;直流输出接口分别与充电电池组的放电回路、整流器的输出端和DC-DC转换器的输出端连接;直流输入接口和DC-DC转换器的输入端连接;交流输出接口和逆变器的输出端连接;交流输入接口和整流器的输入端连接;显示屏和与电池保护板连接;电源开关按钮与直流接触器的主触点机械连接;通信接口与通信模块通信连接。
[0040]前端采集传感器包括温度传感器、电压传感器、电流传感器和电量传感器,电压传感器用于采集充电电池组的充放电电压,电流传感器用于采集充电电池组的充放电电流,电量传感器用于采集充电电池组的剩余电量,温度传感器用于采集充电电池组的温度。
[0041]充电电池组的每一个电池均设置旁路电阻。
[0042]显示屏为IXD显示屏。
[0043]通信模块为RS232、RS485或无线通信模块,通信接口为DB9或RJ45通信接口,便于实现远程监控和无人值守。
[0044]本车载移动智能备用交直流电源系统在有市电的情况下,整流器给充电电池组充电或通过前面板上的电源开关按键控制48Vdc负载和车载逆变单元工作;当电池组充满后系统切断充电回路,保护电池组不过充;当其它地方需要临时供电时,可将该电源系统作为临时备用电源,电池组给48Vdc负载或220Vac交流负载供电;DC-DC变换器通过直流输入接口与汽车上的12Vdc车载电池连接给该电源系统充电,以达到增长后备时间。当欠压时,系统切断放电回路,保护电池组过放。为了保障充电电池组处于正常的温度环境下工作,在外壳内设置风扇,对应风扇扇面的两侧外壳上开通风孔。
[0045]电池保护板还具有存储功能,可以记录保护与告警及恢复类别及发生时间,记录内容包括故障类别和故障发生时单体电压、总电压、充/放电容量、充/放电电流、温度等。除能正常记录保护与告警及恢复信息外,可通过设置,记录一定时间段内的电池参数:单体电压、总电压、充/放电容量、充/放电电流、温度等。存储内容可通过上位机读取并存储为EXCEL文档。存储容量400条记录,默认5分钟定时存一次(可上位机设置定时时间),如发生保护则立即存储,存满400条后循环覆盖。
[0046]具有加热膜智能控制功能,当检测到外部环境温度低于(TC且在市电存在的条件下,系统自动启动加热膜;当环境温度高于15°C,自动关闭加热膜。加热膜规格默认为48V30ffo
[0047]过充保护及恢复,包括电池组中每个电芯单体的过充保护和恢复以及电池组总体的过充保护及恢复:
[0048]单体:当电池组的单体最高电压高于单体过充保护电压,并且持续时间达到单体过充保护延时,系统进入过充保护状态,关闭充放电MOS ;当电池组所有单体电压降到单体过充恢复电压以下,解除过充保护状态,或放电也可以解除。
[0049]总体:可通过上位机关闭或开启单体过充保护功能,默认为开启。总体过充保护及恢复:当电池组的总体电压高于总体过充保护电压,并且持续时间达到总体过充保护延时,系统进入过充保护状态;当电池组的总体电压降到总体过充恢复电压以下,解除过充保护状态,或放电也可以解除;可通过上位机关闭或开启总体过充保护功能,默认为开启。
[0050]过放保护及恢复,同样包括单体和整体两种情况:
[0051]单体过放保护及恢复:当电池组的单体最低电压低于单体过放保护电压,并且持续时间达到单体过放保护延时,系统进入过放保护状态,关闭放电MOS ;发生过放保护后,对电池组进行充电可解除过放保护状态;可通过上位机关闭或开启单体过放保护功能,默认为开启。
[0052]总体过放保护及恢复:当电池组的总体电压低于总体过放保护电压,并且持续时间达到总体过放保护延时,系统进入过放保护状态,关闭放电MOS ;发生过放保护后,对电池组进行充电可解除过放保护状态;可通过上位机关闭或开启总体过放保护功能,默认为开启O
[0053]充电过流保护及恢复:当充电电流超过充电过流保护电流,并且持续时间达到充电过流保护延时,系统进入充电过流保护状态,关闭放电MOS;发生充电过流保护,Imiη后系统会自动解除充电过流保护状态。连续出现10次充电过流保护,系统自动锁定该状态。
[0054]放电过流保护及恢复:当放电电流超过放电过流保护电流,并且持续时间达到放电过流保护延时,系统进入放电过流保护状态,关闭放电M0S;发生放电过流保护,Imin后系统会自动解除放电过流保护状态;连续出现10次放电过流保护,系统自动锁定该状态,不再自动解除;充电也可以解除;放电过流保护分为2级,对于不同放电电流具有不同的响应速度,更好地保护电池;可通过上位机关闭或开启一级放电过流保护功能,默认为开启;二级放电过流保护功能无法关闭。
[0055]短路保护及恢复:当放电电流超过短路保护电流值,并持续时间达到短路保护延时,系统进入短路保护状态,关闭放电M0S;发生短路保护,系统自动锁定该状态,移除负载后可自动解除短路保护状态;充电也可以解除。
[0056]温度保护及恢复:
[0057](I)充电高温保护及恢复:在充电时,当电池温度高于充电高温保护值,并且持续时间达到充电高温保护延时,系统进入充电高温保护状态,关闭放电MOS ;当电池温度降到充电高温恢复值以下,解除充电高温保护状态。
[0058](2)放电高温保护及恢复:在放电时,当电池温度高于放电高温保护值,并且持续时间达到放电高温保护延时,系统进入放电高温保护状态,关闭放电MOS ;当电池温度降到放电高温恢复值以下,解除放电高温保护状态;可通过上位机关闭或开启充放电高温保护功能,默认为开启。
[0059](3)充电低温保护及恢复:在充电时,当电池温度低于充电低温保护值,并且持续时间达到充电低温保护延时,系统进入充电低温保护状态,关闭放电M0S;当电池温度升至充电低温恢复值以上,解除充电低温保护状态。
[0060](4)放电低温保护及恢复:在放电时,当电池温度低于放电低温保护值,并且持续时间达到放电低温保护延时,系统进入放电低温保护状态,关闭放电M0S;当电池温度升至充电低温恢复值以上,解除放电低温保护状态;可通过上位机关闭或开启充放电低温保护功能,默认为开启。
[0061 ] (5)M0S高温保护及恢复:系统有一个MOS温度检测口,当MOS温度超过MOS温度保护值,并且持续时间达到MOS温度保护延时,系统进入MOS高温保护状态,关闭充、放电MOS ;当MOS温度降到MOS温度恢复值以下,系统解除MOS高温保护状态;可通过上位机关闭或开启MOS高温保护功能,默认为开启。
[0062](6)环境温度保护及恢复:系统有一个环境温度检测口,当环境温度达到高温/低温保护值,并且持续时间达到环境温度保护延时,系统进入环境温度高温/低温保护状态,关闭充、放电M0S;当环境温度恢复达到环境温度保护恢复值,系统解除环境高温/低温保护状态;可通过上位机关闭或开启环境温度保护功能,默认为开启。
[0063]故障告警:
[0064](I)采样故障:模拟前端与主控芯片之间通信出现故障。出现该故障时,关闭充放电M0S,当故障清除后可自动清除故障告警。
[0065](2)温度NTC失效:主要检测温度NTC是否短路或断开。出现该故障时,关闭充放电M0S,当故障清除后可自动清除故障告警。
[0066](3)电芯故障:电芯压差超过IV,或总电压检测电压与各单体电压之和相差超过5V,或最低电压低于0.5V。电压采样线断开也报该故障。当故障清除后可自动清除故障告塾目ο
[0067]充电均衡:
[0068]保护板采用电阻傍路的方式进行电芯均衡,电池组在充电时,电池组的单体电压达到均衡设定开启电压,且该单体电压与单体最低电压压差大于设定值时,将开启均衡功會K。
[0069]均衡开启后,当系统进入放电模式,或单体电压低于均衡设定开启电压,或电芯压差小于设定值,或保护板进入保护状态(过充、满电状态除外)时均衡停止。
[0070]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,包括 整流器,与220V或I1V交流电源连接,将交流电转变为直流电输出; DC-DC转换器,与车载电池连接,对车载电池的输出电压进行调节,并输出经调压后的直流电; 充电电池组,与整流器通过充电回路连接进行充电; 逆变器,分别与整流器的输出端、DC-DC转换器的输出端和充电电池组的放电回路连接,将直流电转变为交流电输出; 直流接触器,串联在充电电池组的放电回路中,用于连接或断开放电回路。2.根据权利要求1所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,在充电电池组的充放电回路中串联断路器。3.根据权利要求2所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述车载电池的输出电压为12V,所述DC-DC转换器为升压型DC-DC转换器,所述DC-DC转换器将车载电池的输出电压升压至48V进行输出。4.根据权利要求1所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述充电电池组的输出电压为48V。5.根据权利要求2所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,还包括电池管理系统,所述电池管理系统包括电池保护板以及和电池保护板通信连接的前端采集传感器和通信模块,所述前端采集传感器采集充电电池组的充放电状态信息并将所述充放电状态信息上传至电池保护板;电池保护板根据所述充放电状态信息控制充放电回路的通断,并将所述充放电状态信息通过通信模块传递至上位机。6.根据权利要求5所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,还包括外壳,所述外壳包括前面板和后面板,在所述前面板上设置有直流输出接口、交流输出接口、交流输入接口、显示屏、电源开关按钮和通信接口 ;在所述后面板上设置有直流输入接口 ;所述直流输出接口分别与充电电池组的放电回路、整流器的输出端和DC-DC转换器的输出端连接;所述直流输入接口和DC-DC转换器的输入端连接;所述交流输出接口和逆变器的输出端连接;所述交流输入接口和整流器的输入端连接;所述显示屏和与电池保护板连接;所述电源开关按钮与直流接触器的主触点机械连接;所述通信接口与通信模块通信连接。7.根据权利要求5所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述前端采集传感器包括温度传感器、电压传感器、电流传感器和电量传感器,所述电压传感器用于采集充电电池组的充放电电压,电流传感器用于采集充电电池组的充放电电流,电量传感器用于采集充电电池组的剩余电量,温度传感器用于采集充电电池组的温度。8.根据权利要求5-7中的任一项所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述充电电池组的每一个电池均设置旁路电阻。9.根据权利要求6所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述显示屏为IXD显示屏。10.根据权利要求6所述的车载移动智能备用交直流电源系统,其特征在于,所述通信模块为RS232、RS485或无线通信模块,所述通信接口为RS232、RS485或无线通信接口。
【文档编号】H02J7/00GK106058991SQ201610527811
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】毛建国, 王导
【申请人】深圳市中科联电科技有限公司
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