一种换电柜备电改造电路的制作方法

1.本实用新型属于电学领域，尤其涉及一种换电柜备电改造电路。


背景技术：

2.换电柜即用于客户将需要充电的电池放入柜内充电，然后取出充好电的电池的一种设备。
3.现在部分换电柜为了在突然断电的情况下，还有电源供用户取出电池，通常设置后备电源进行备电。从而在市电突然断电的情况下，可以支持用户取放电池。
4.但是之前很多厂商生产的换电柜不设置备电系统，因为为了维持其在市电断电的情况下还可继续使用，则需要添加备电系统。但是现有的备电结构通常有如下两种方式：
5.1、电源两级架构中的后级双向dcdc对柜内的控制系统进行备电，2、采用带备用电池的适配器对柜内的控制系统进行备电。
6.但是，若采用第一种方式，使用双向dcdc，会加大了电源的开发难度、成本和故障率，同时对于市场现存的机柜的改造改动量很大，改动成本也高。若采用第二中方式，则存在以下问题：备电电池的容量一般都是有限制的，所以备电时间较短。如果提高备用电池的容量就会增大备电成本了，且引入多一个备用电池，多一个电池热失控的风险。而且需要增加一路通讯实时获取备用电池的状态及时响应电池故障。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，本实用新型公开了一种换电柜备电改造电路。
8.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
9.一种换电柜备电改造电路，包括一个电路板，所述电路板上形成有适配器接口1和不少于三个电池接口2；电池接口2分别电连接有开关电路3，开关电路 3均电连接隔离降压电路4，隔离降压电路4电连接有总开关电路5，总开关电路5电连接有第三二极管d3；所述适配器接口1电连接有检测电路6，检测电路 6电连接有电连接有第二二极管d2；第三二极管d3和第二二极管d2均电连接有用于与换电柜控制系统电连接的控制器接口7；配合每个电池仓分别安装有一个选择电路8；选择电路8与电池接口2电连接；选择电路8通过取反电路9电连接开关电路3；将选择电路8按照顺序排列，其中下一级的选择电路8还与上一级的取反电路9电路电连接，第一级的选择电路8与检测电路6电连接。
10.进一步的改进，所述开关电路包括与电池接口电连接的双通开关k，双通开关k的第一触点电连接有电池正极线bat1-p
+
，第三触点电连接有电池负极线 bat1-p-；与第一触点配合的第二触点和与第三触点配合的第四触点均电连接隔离降压电路；双通开关k的第五触点和第六触点通过第六十电阻电连接；第五触点还电连接有第二mos管q2的漏极、第四二极管d4的正极，第四二极管d4的负极与第六触点电连接；第二mos管q2的栅极与第九电阻r9和选择电路的输出端电连接，第九电阻r9与第二mos管q2的源极电连接。
11.进一步的改进，所述隔离降压电路包括降压隔离芯片m1；降压隔离芯片m1 的第三
引脚与双通开关k的第二触点电连接，降压隔离芯片m1的第一引脚与双通开关k的第四触点电连接；降压隔离芯片m1的第四引脚电连接有第六电阻r6、第三电容c3、第四电容c4、第七电阻r7和总开关电路；第六电阻r6电连接降压隔离芯片m1的第五引脚；第三电容c3、第四电容c4、第七电阻r7直接电连接降压隔离芯片m1的第八引脚，并且通过第十一电阻r11电连接降压隔离芯片 m1的第七引脚。
12.进一步的改进，所述总开关电路包括第三mos管q3，第三mos管q3的栅极电连接检测电路和第十二电阻r12,第十二电阻r12电连接第三mos管q3的源极和第十三电阻r13，第十三电阻r13电连接第三mos管q3的漏极、第八电阻r8 和第一mos管q1的栅极；第八电阻r8电连接第一mos管q1的栅极的漏极和降压隔离电路；第一mos管q1的源极电连接第三二极管d3。
13.进一步的改进，所述检测电路包括与适配器接口电连接的第三电阻r3，第三电阻r3电连接运算放大器的第四引脚、第二电容c2一端和第四电阻r4一端, 第二电容c2的另一端与第四电阻r4的另一端电连接后接地设置；运算放大器的第三引脚电连接有第五电阻r5、第一电阻r1、第二电阻r2的一端和第一电容 c1的一端；第二电阻r2的另一端和第一电容c1的另一端电连接并接地设置，第一电阻r1电连接vcc端；第五电阻r5电连接第一二极管d1的负极，第一二极管d1的正极电连接运算放大器的第一引脚，运算放大器的第一引脚与总开关电路电连接。
14.进一步的改进，所述选择电路包括与电池接口的电池正极线bat1-p
+
电连接的第二十四电阻r24一端、第八电容c8一端和第二十五电阻r25与电池接口的电池负极线bat1-p-电连接的第二十九电阻r29一端、第十一电容c1一端和第十二三极管q12的发射极；第二十四电阻r24的另一端与第二十九电阻r29的另一端电连接，并且均与第八电容c8的另一端、第十一电容c1的另一端和第三十电阻r30电连接；第三十电阻r30电连接第十二三极管q12的基极；第二十四电阻r24电连接第九二极管d9的负极，第九二极管d9的正极电连接第十二三极管 q12的集电极；第九二极管d9的两端电连接有第十光耦合器q10，第十光耦合器q10的第四引脚电连接取反电路、下一个电池接口电连接的选择电路和第二十六电阻r26；第十光耦合器q10的第三引脚电连接第十二电容c12的一端，第十二电容c12的另一端与第二十六电阻r26电连接；第二十六电阻r26电连接第十一mos管q11的漏极；第十一mos管q11的栅极电连接有第二十七电阻r27、第三十一电阻r31和第十三mos管q13的漏极；第二十七电阻r27与第十一mos 管q11的源极电连接；第三十一电阻r31电连接第十三mos管q13的源极和第三十二电阻r32，第三十二电阻r32与第十三mos管q13的栅极以及检测电路电连接。
15.进一步的改进，所述取反电路包括两个邻近的选择电路电连接的第十二极管 d10的负极和第二十八电阻r28，第二十八电阻r28电连接第十二极管d10的正极、第九电容c9和第一芯片u1的第二引脚；第九电容c9电连接第一芯片u1 的第三引脚并接地；第一芯片u1的第五引脚电连接第十电容c10和检测电路的 vcc端，第十电容c10接地设置；第一芯片u1的第四引脚与开关电路电连接。
16.本实用新型的优点：
17.1.对现有换电柜改进时仅仅需要连接本实用新型提供的电路板即可，不需要对电路柜的其余线路重新改进，简化了换电柜升级备电功能的成本。
18.2.不用引入新的备电电池，从而不会有电池热失控的风险，也不需要要增加新的
通讯电路实时获取备用电池的状态及时响应电池故障。
附图说明
19.图1是本实用新型的总电路结构示意图；
20.图2是本实用新型的主功率回路的电路图；
21.图3是本实用新型主功率回路的原理示意图；
22.图4是本实用新型选择电路和取反电路的电路结构示意图；
23.图5是本实用新型选择电路和取反电路的原理示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
25.如图1-5所示的一种换电柜备电改造电路，包括一个电路板，所述电路板上形成有适配器接口1和不少于三个电池接口2；电池接口2分别电连接有开关电路3，开关电路3均电连接隔离降压电路4，隔离降压电路4电连接有总开关电路5，总开关电路5电连接有第三二极管d3；所述适配器接口1电连接有检测电路6，检测电路6电连接有电连接有第二二极管d2；第三二极管d3和第二二极管d2均电连接有用于与换电柜控制系统电连接的控制器接口7；配合每个电池仓分别安装有一个选择电路8；选择电路8与电池接口2电连接；选择电路8通过取反电路9电连接开关电路3；将选择电路8按照顺序排列，其中下一级的选择电路8还与上一级的取反电路9电路电连接，第一级的选择电路8与检测电路 6电连接。
26.其中，开关电路有以下2个功能：
27.1、控制电池接口到隔离降压电路之间的导通与断开。其断开与导通是取决于检测电路中的out信号，out高电平状态时导通，out低电平时断开。
28.2、由于每个电池接口都是通过对应的开关电路与一个隔离降压电路连接起来的，在对应的开关电路最多只有1路是导通的情况下能把每个电池接口有效地分开，使其不会互相充放电导致能量的损失。
29.隔离降压电路有以下2个功能：
30.1、一般控制器电压都是比较低，而电池电压比较高，所以隔离降压电路将较高且非恒压的电池电压转成较低且恒压的控制器电压。
31.2、一般电池都带通讯的且与控制器进行通讯，为了系统的稳定性，所以隔离降压电路将电池功率回路和电池通讯回路隔离开。
32.总开关电路的功能是控制隔离降压电路到控制器接口之间的导通与断开，其断开与导通是取决于检测电路中的e0信号，e0高电平状态时导通，e0低电平时断开。
33.检测电路的功能是检测控制器供电中的市电供电是否正常供电，若供电高于设定的高阈值则e0输出低电平，即由市电供电，若供电低于设定的低阈值则输出高电平，即启用电池供电。
34.选择电路的功能是按顺序选择电池进行备电的供电，具体地，在启动电池供电的条件下，当电池1有电时，直接由选择电池1进行供电，当电池1没电时，选择电池2供电，若电池2没电时，则选择电池3进行供电，以此类推。
35.取反电路的功能是将选择电路的输出状态取反送到开关电路的，之所以要取反是
因为选择电路输出状态与开关电路的需要的状态是相反的。所以需要取反。
36.开关电路包括与电池接口电连接的双通开关k，双通开关k的第一触点电连接有电池正极线bat1-p
+
，第三触点电连接有电池负极线bat1-p-；与第一触点配合的第二触点和与第三触点配合的第四触点均电连接隔离降压电路；双通开关k 的第五触点和第六触点通过第六十电阻电连接；第五触点还电连接有第二mos 管q2的漏极、第四二极管d4的正极，第四二极管d4的负极与第六触点电连接；第二mos管q2的栅极与第九电阻r9和选择电路的输出端电连接，第九电阻r9 与第二mos管q2的源极电连接。
37.隔离降压电路包括降压隔离芯片m1；降压隔离芯片m1的第三引脚与双通开关k的第二触点电连接，降压隔离芯片m1的第一引脚与双通开关k的第四触点电连接；降压隔离芯片m1的第四引脚电连接有第六电阻r6、第三电容c3、第四电容c4、第七电阻r7和总开关电路；第六电阻r6电连接降压隔离芯片m1的第五引脚；第三电容c3、第四电容c4、第七电阻r7直接电连接降压隔离芯片m1 的第八引脚，并且通过第十一电阻r11电连接降压隔离芯片m1的第七引脚。
38.总开关电路包括第三mos管q3，第三mos管q3的栅极电连接检测电路和第十二电阻r12,第十二电阻r12电连接第三mos管q3的源极和第十三电阻r13，第十三电阻r13电连接第三mos管q3的漏极、第八电阻r8和第一mos管q1的栅极；第八电阻r8电连接第一mos管q1的栅极的漏极和降压隔离电路；第一 mos管q1的源极电连接第三二极管d3。
39.检测电路包括与适配器接口电连接的第三电阻r3，第三电阻r3电连接运算放大器的第四引脚、第二电容c2一端和第四电阻r4一端,第二电容c2的另一端与第四电阻r4的另一端电连接后接地设置；运算放大器的第三引脚电连接有第五电阻r5、第一电阻r1、第二电阻r2的一端和第一电容c1的一端；第二电阻 r2的另一端和第一电容c1的另一端电连接并接地设置，第一电阻r1电连接vcc 端；第五电阻r5电连接第一二极管d1的负极，第一二极管d1的正极电连接运算放大器的第一引脚，运算放大器的第一引脚与总开关电路电连接。
40.选择电路包括与电池接口的电池正极线bat1-p
+
电连接的第二十四电阻r24 一端、第八电容c8一端和第二十五电阻r25与电池接口的电池负极线bat1-p-电连接的第二十九电阻r29一端、第十一电容c1一端和第十二三极管q12的发射极；第二十四电阻r24的另一端与第二十九电阻r29的另一端电连接，并且均与第八电容c8的另一端、第十一电容c1的另一端和第三十电阻r30电连接；第三十电阻r30电连接第十二三极管q12的基极；第二十四电阻r24电连接第九二极管d9的负极，第九二极管d9的正极电连接第十二三极管q12的集电极；第九二极管d9的两端电连接有第十光耦合器q10，第十光耦合器q10的第四引脚电连接取反电路、下一个电池接口电连接的选择电路和第二十六电阻r26；第十光耦合器q10的第三引脚电连接第十二电容c12的一端，第十二电容c12的另一端与第二十六电阻r26电连接；第二十六电阻r26电连接第十一mos管q11 的漏极；第十一mos管q11的栅极电连接有第二十七电阻r27、第三十一电阻r31 和第十三mos管q13的漏极；第二十七电阻r27与第十一mos管q11的源极电连接；第三十一电阻r31电连接第十三mos管q13的源极和第三十二电阻r32，第三十二电阻r32与第十三mos管q13的栅极以及检测电路电连接。
41.取反电路包括两个邻近的选择电路电连接的第十二极管d10的负极和第二十八电阻r28，第二十八电阻r28电连接第十二极管d10的正极、第九电容c9 和第一芯片u1的第二引脚；第九电容c9电连接第一芯片u1的第三引脚并接地；第一芯片u1的第五引脚电连接第
十电容c10和检测电路的vcc端，第十电容c10 接地设置；第一芯片u1的第四引脚与开关电路电连接。
42.本实用新型使用时，将换电柜个电池仓的充放电插口与电池接口2电连接，适配器接口1电连接适配器，适配器电连接市电。当适配器的输出电压高于11v 时，检测电路6输出低电平，此时说明市电未断电，使用市电维持换电柜运转。当适配器的输出电压低于7v时，检测电路6输出高电平，启示换电柜开始检测换电柜内存有的电池。
43.例如当换电柜有四个电池仓时，存在如下逻辑：
44.正常状态：e0＝0，无论电池1～4是否有电压，out1～4均为0；即有市电时不输出备电；
45.备电状态：e0＝1：可能存在如下情况：
46.①
电池1电压满足备电要求：
47.电池2电压满足备电要求：
48.电池3电压满足备电要求：
49.电池4电压满足备电要求。
50.out1＝1
→
e1＝0，out2＝0
→
e2＝0，out3＝0
→
e3＝0，out4＝0
51.所以out的输出情况是：0001，所以电池1输出给机柜备电。
52.②
电池1电压不满足备电要求：
53.电池2电压满足备电要求：
54.电池3电压满足备电要求：
55.电池4电压满足备电要求。
56.out1＝0
→
e1＝1，out2＝1
→
e2＝0，out3＝0
→
e3＝0，out4＝0
57.所以out的输出情况是：0010，所以电池2输出给机柜备电。
58.③
电池1电压不满足备电要求：
59.电池2电压不满足备电要求：
60.电池3电压满足备电要求：
61.电池4电压满足备电要求。
62.out1＝0
→
e1＝1，out2＝0
→
e2＝1，out3＝1
→
e3＝0，out4＝0
63.所以out的输出情况是：0100，所以电池3输出给机柜备电。
64.④
电池1电压不满足备电要求：
65.电池2电压不满足备电要求：
66.电池3电压不满足备电要求：
67.电池4电压满足备电要求。
68.out1＝0
→
e1＝1，out2＝0
→
e2＝1，out3＝0
→
e3＝1，out4＝1
69.所以out的输出情况是：1000，所以电池4输出给机柜备电。
70.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。