站點電源管理模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種站點電源管理模塊，包括至少一個連接外部電源的電源輸入電路、至少一個連接負載的負載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負載輸出電路中具有控制其電路通斷的第一MOS管和控制第一MOS管通斷的控制裝置，蓄電池接入電路中具有控制其電路通斷的第二MOS管和控制第二MOS管通斷的PWM信號控制器，電源輸入電路與負載輸出電路之間通過第一導(dǎo)線連通，蓄電池充放電電路通過第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。本實用新型的站點電源管理模塊在蓄電池滿充后，第二MOS管斷開，在外部電源斷電瞬間，蓄電池可以通過第二MOS管內(nèi)部的二極管給負載供電，當外部電路檢測到蓄電池放電電流時導(dǎo)通第二MOS管，減少由于二級管導(dǎo)通壓降帶來的電能損耗，電源的切換是連續(xù)的、無縫切換不會造成負載瞬間斷電。
【專利說明】站點電源管理模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電源管理系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種站點電源管理模塊，可適用于公共自行車站點。
【背景技術(shù)】
[0002]作為城市交通的組成部分，公共自行車具有較多的優(yōu)勢。公共自行車的租賃站點建設(shè)現(xiàn)場為車站、小區(qū)、商場等附近道路兩側(cè)，公共自行車的租賃站點有兩個需要供電的負載設(shè)備，一個是管理終端，一個是自行車鎖樁。無固定可靠電源供電，為保證設(shè)備最大限度的正常工作，要讓設(shè)備具有利用路燈電、太陽能電池板電、蓄電池電等功能?，F(xiàn)有技術(shù)供電電源單一，無法對蓄電池進行有效的保護充電，如進行過充保護、過放保護、恒流恒壓充電等，負載供電不可控。
[0003]鑒于上述問題，需要一種能實現(xiàn)對多種電源(太陽能、開關(guān)電源、蓄電池)與兩路負載(管理終端、鎖樁)的統(tǒng)一管理，供電方式的無縫切換，確保公共自行車站點的正常運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中自行車站點無法對蓄電池進行有效充放電保護的技術(shù)問題，提供一種站點電源管理模塊，能實現(xiàn)多路電源供電的無縫切換，且能有效防止蓄電池過充、過放、以及實現(xiàn)恒流恒壓充電，保護蓄電池。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種站點電源管理模塊，包括至少一個連接外部電源的電源輸入電路、至少一個連接負載的負載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負載輸出電路中具有控制其電路通斷的第一 MOS管和控制第一 MOS管通斷的控制裝置，所述的蓄電池接入電路中具有控制其電路通斷的第二 MOS管和控制第二 MOS管通斷的PWM信號控制器，所述的電源輸入電路與負載輸出電路之間通過第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。當蓄電池充滿電或充電電壓過高時斷開第二 MOS管，停止充電，對蓄電池進行保護；當無外部電源，蓄電池對負載放電，蓄電池經(jīng)過一段時間放電后，電壓過低時斷開第一 MOS管對蓄電池進行保護；恒流恒壓充電是一種比較安全可靠的充電方式，尤其是對鋰電池，利用20 kHz的PWM控制信號對第二 MOS管進行快速開關(guān)控制，在微觀上不斷調(diào)整PWM信號的占空比使得宏觀上表現(xiàn)為恒流恒壓充電。
[0006]進一步的，所述的電源輸入電路中具有從電源輸入端向電源輸出端單向?qū)ǖ亩O管。二極管可減少蓄電池供電時對外部電源的內(nèi)部電路反向供電造成的損耗。
[0007]進一步的，減少在外部電源供電時電源輸入電路的能耗，所述的電源輸入電路中具有控制其電路通斷的第三MOS管。MOS管可減少外部電源電路供電時造成電能損耗。
[0008]進一步的，所述的負載輸出電路上連接有偵測外部電路是否短路的第一偵測元件和根據(jù)偵測結(jié)果控制第一 MOS管通斷的第一控制裝置，所述的蓄電池充放電電路上連接有偵測流過第二 MOS管的電流和蓄電池電壓的第二偵測元件和根據(jù)偵測到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號控制器的PWM占空比以實現(xiàn)恒流恒壓充電的第二控制裝置，所述的電源輸入電路上連接有偵測流過第三MOS管電流的第三偵測元件和根據(jù)偵測到的電流控制第三MOS管內(nèi)開關(guān)通斷的第三控制裝置。
[0009]進一步的，所述的電源輸入端的數(shù)量為兩個，兩個電源輸入端分別連接太陽能供電裝置和開關(guān)電源供電裝置。開關(guān)電源供電裝置一般為市電、路燈電等。
[0010]進一步的，所述的負載輸出端的數(shù)量為兩個，兩個負載輸出端分別連接鎖樁和管理服務(wù)終端。公共自行車站點的耗能裝置一般即為鎖樁和管理服務(wù)終端。
[0011]進一步的，還具有儲能電容，所述的儲能電容的一端連接于第一導(dǎo)線上位于電源輸入電路與第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的連接節(jié)點之間、儲能電容的另一端接地。用PWM控制信號給蓄電池充電的時候會造成供給負載電源電壓的波動，儲能電容的作用是通過電容的存儲釋放電能穩(wěn)定電源電壓減小波動。
[0012]進一步的，還具有續(xù)流二極管，所述的續(xù)流二極管的負極連接于所述的蓄電池充放電電路上連接蓄電池的一端、續(xù)流二極管的正極接地。在PWM控制信號對蓄電池充電的時候,在第二 MOS管關(guān)斷的瞬間導(dǎo)致蓄電池中的寄生電感會產(chǎn)生一個負電壓，通過這個續(xù)流二極管釋放到蓄電池，以保護第二 MOS管，減小電壓波動。
[0013]本實用新型的有益效果是，本實用新型的站點電源管理模塊在蓄電池滿充，第二MOS管開關(guān)斷開，在外部電源斷電瞬間，蓄電池可以通過第二 MOS管內(nèi)部的二極管給負載供電，當外部電路檢測到蓄電池放電電流時閉合第二 MOS管減少由于二級管導(dǎo)通壓降帶來的電能損耗，電源的切換是連續(xù)的、無縫切換不會造成負載瞬間斷電；能對蓄電池進行過充電、過放電保護、可根據(jù)蓄電池容量調(diào)節(jié)充電電流，實現(xiàn)恒流恒壓充電，結(jié)合外圍的一些偵測元件能實現(xiàn)對負載短路及過流保護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的站點電源管理模塊第一個實施例的拓撲圖；
[0016]圖2是本實用新型的站點電源管理模塊第二個實施例的拓撲圖；
[0017]圖3是本實用新型的站點電源管理模塊第三個實施例的拓撲圖。
[0018]圖中:1.第一MOS管，2、第二MOS管，3.第三MOS管，4.續(xù)流二極管，C.儲能電容。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0020]如圖1所示，本實用新型的一種站點電源管理模塊的第一個實施例，包括至少一個連接外部電源的電源輸入電路、至少一個連接負載的負載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負載輸出電路中具有控制其電路通斷的第一 MOS管I和控制第一 MOS管I通斷的控制裝置，所述的蓄電池接入電路中具有控制其電路通斷的第二 MOS管2和控制第二 MOS管2通斷的PWM信號控制器，所述的電源輸入電路與負載輸出電路之間通過第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。
[0021 ] 當蓄電池充滿電或充電電壓過高時斷開第二 MOS管2，停止充電，對蓄電池進行保護；當無外部電源，蓄電池對負載供電，蓄電池經(jīng)過一段時間放電后，電壓過低時斷開第一MOS管I對蓄電池進行保護；恒流恒壓充電是一種比較安全可靠的充電方式，尤其是對鋰電池，利用20 kHz的PWM控制信號對第二MOS管2進行快速開關(guān)控制，在微觀上不斷調(diào)整PWM信號的占空比使得宏觀上表現(xiàn)為恒流恒壓充電。
[0022]進一步的，還具有儲能電容C，所述的儲能電容的一端連接于第一導(dǎo)線上位于電源輸入電路與第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的連接節(jié)點之間、儲能電容的另一端接地。用PWM控制信號給蓄電池充電的時候會造成供給負載電源電壓的波動，儲能電容的作用是通過電容的存儲釋放電能穩(wěn)定電源電壓減小波動。
[0023]進一步的，還具有續(xù)流二極管4，所述的續(xù)流二極管4的負極連接于所述的蓄電池充放電電路上連接蓄電池的一端、續(xù)流二極管4的正極接地。在PWM控制信號對蓄電池充電的時候,在第二 MOS管2關(guān)斷的瞬間導(dǎo)致蓄電池中的寄生電感會產(chǎn)生一個負電壓，通過這個續(xù)流二極管釋放到蓄電池，以保護第二 MOS管，減小電壓波動。
[0024]如圖2所示，本實用新型的第二個實施例，與第一個實施例的區(qū)別在于進一步的，所述的電源輸入電路中具有從電源輸入端向電源輸出端單向?qū)ǖ亩O管。
[0025]如圖3所示，本實用新型的第三個實施例，與第一實施例的區(qū)別在于進一步的，并減少在外部電源供電時電源輸入電路的能耗，所述的電源輸入電路中具有控制其電路通斷的第三MOS管3。
[0026]進一步的，所述的負載輸出電路上連接有偵測外部電路是否短路的第一偵測元件和根據(jù)偵測結(jié)果控制第一 MOS管I通斷的第一控制裝置，所述的蓄電池充放電電路上連接有偵測流過第二 MOS管2的電流和蓄電池電壓的第二偵測元件和根據(jù)偵測到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號控制器的PWM占空比以實現(xiàn)恒流恒壓充電的第二控制裝置，所述的電源輸入電路上連接有偵測流過第三MOS管3電流的第三偵測元件和根據(jù)偵測到的電流控制第三MOS管3內(nèi)開關(guān)通斷的第三控制裝置。
[0027]第一偵測元件通過電流偵測來判斷外部電路是否短路，第一控制裝置關(guān)閉第一MOS管輸出，進行關(guān)斷負載的自我保護。第二偵測元件通過電流、電池電壓偵測來調(diào)整PWM信號控制器的PWM占空比，達到恒流恒壓充電的目的。第三偵測元件當偵測到第三MOS管3內(nèi)有電流流過時，第三控制裝置使第三MOS管2導(dǎo)通，電流從開關(guān)上流過，降低第三MOS管3的能耗。
[0028]進一步的，所述的電源輸入端的數(shù)量為兩個，兩個電源輸入端分別連接太陽能供電裝置和開關(guān)電源供電裝置。開關(guān)電源供電裝置一般為市電、路燈電等。
[0029]進一步的，所述的負載輸出端的數(shù)量為兩個，兩個負載輸出端分別連接鎖樁和管理服務(wù)終端。公共自行車站點的耗能裝置一般即為鎖樁和管理服務(wù)終端。
[0030]第一 MOS管1、第二 MOS管2和第三MOS管3包括并聯(lián)設(shè)置的二極管和開關(guān)，第一MOS管中的二極管從負載輸出端向電源輸入端單向?qū)?、反向截止；第?MOS管從蓄電池連接端向電源輸入端單向?qū)?、反向截止；第三MOS管從電源輸入端向負載輸出端單向?qū)?、反向截止?br> [0031]第一個實施例的缺點:電源輸入電路中沒有二極管，當外部電源中斷，蓄電池供電時會對外部電源的內(nèi)部電路反向供電造成的損耗。
[0032]第二個實施例的缺點:兩路電源輸入電路的在電流輸入時都通過二極管，壓降大，通過大電流的時候發(fā)熱量大(損耗大)，限制了蓄電池的充電電流(當外部有電的時候要以最快的速度將電池充滿備用)。
[0033]第三個實施例的優(yōu)點:當有外部電源輸入時，第三MOS管3導(dǎo)通，電流直接從第三MOS管3內(nèi)的開關(guān)流過，相對于第二個實施例減小了第三MOS管3內(nèi)的寄生二極管的壓降，減小了發(fā)熱量，減少了損耗，增大了蓄電池的最大可充電電流；當蓄電池供電時閉合第二MOS管2，電源輸入電路中的二極管截止，避免了對外部電源的內(nèi)部電路反向供電造成的損耗。
[0034]圖中，虛線框為MOS管的內(nèi)部原理圖，并不是MOS管的符號圖。本實用新型可采用MOS 管，也可米用 IGBT 管，IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件。
[0035]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種站點電源管理模塊，其特征是:包括至少一個連接外部電源的電源輸入電路、至少一個連接負載的負載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負載輸出電路中具有控制其電路通斷的第一 MOS管和控制第一 MOS管通斷的控制裝置，所述的蓄電池接入電路中具有控制其電路通斷的第二 MOS管和控制第二 MOS管通斷的PWM信號控制器，所述的電源輸入電路與負載輸出電路之間通過第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。
2.如權(quán)利要求1所述的站點電源管理模塊，其特征是:所述的電源輸入電路中具有從電源輸入端向電源輸出端單向?qū)ǖ亩O管。
3.如權(quán)利要求1所述的站點電源管理模塊，其特征是:所述的電源輸入電路中具有控制其電路通斷的第三MOS管。
4.如權(quán)利要求3所述的站點電源管理模塊，其特征是:所述的負載輸出電路上連接有偵測外部電路是否短路的第一偵測元件和根據(jù)偵測結(jié)果控制第一 MOS管通斷的第一控制裝置，所述的蓄電池充放電電路上連接有偵測流過第二 MOS管的電流和蓄電池電壓的第二偵測元件和根據(jù)偵測到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號控制器的PWM占空比以實現(xiàn)恒流恒壓充電的第二控制裝置，所述的電源輸入電路上連接有偵測流過第三MOS管電流的第三偵測元件和根據(jù)偵測到的電流控制第三MOS管通斷的第三控制裝置。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的站點電源管理模塊，其特征是:所述的電源輸入端的數(shù)量為兩個，兩個電源輸入端分別連接太陽能供電裝置和開關(guān)電源供電裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的站點電源管理模塊，其特征是:所述的負載輸出端的數(shù)量為兩個，兩個負載輸出端分別連接鎖樁和管理服務(wù)終端。
7.如權(quán)利要求1所述的站點電源管理模塊，其特征是:還具有儲能電容，所述的儲能電容的一端連接于第一導(dǎo)線上位于電源輸入電路與第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的連接節(jié)點之間、儲能電容的另一端接地。
8.如權(quán)利要求7所述的站點電源管理模塊，其特征是:還具有續(xù)流二極管，所述的續(xù)流二極管的負極連接于所述的蓄電池充放電電路上連接蓄電池的一端、續(xù)流二極管的正極接地。
【文檔編號】H02J9/06GK203632284SQ201320730125
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】趙海華, 黃得云, 索軍, 陶安平, 姚維 申請人:常州永安公共自行車系統(tǒng)股份有限公司