站點(diǎn)電源管理模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種站點(diǎn)電源管理模塊，包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路、至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負(fù)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(hào)控制器，電源輸入電路與負(fù)載輸出電路之間通過(guò)第一導(dǎo)線連通，蓄電池充放電電路通過(guò)第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。本實(shí)用新型的站點(diǎn)電源管理模塊在蓄電池滿充后，第二MOS管斷開(kāi)，在外部電源斷電瞬間，蓄電池可以通過(guò)第二MOS管內(nèi)部的二極管給負(fù)載供電，當(dāng)外部電路檢測(cè)到蓄電池放電電流時(shí)導(dǎo)通第二MOS管，減少由于二級(jí)管導(dǎo)通壓降帶來(lái)的電能損耗，電源的切換是連續(xù)的、無(wú)縫切換不會(huì)造成負(fù)載瞬間斷電。
【專利說(shuō)明】站點(diǎn)電源管理模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(diǎn)電源管理模塊，可適用于公共自行車站點(diǎn)。
【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(shì)。公共自行車的租賃站點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)為車站、小區(qū)、商場(chǎng)等附近道路兩側(cè)，公共自行車的租賃站點(diǎn)有兩個(gè)需要供電的負(fù)載設(shè)備，一個(gè)是管理終端，一個(gè)是自行車鎖樁。無(wú)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(yáng)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(wú)法對(duì)蓄電池進(jìn)行有效的保護(hù)充電，如進(jìn)行過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、恒流恒壓充電等，負(fù)載供電不可控。
[0003]鑒于上述問(wèn)題，需要一種能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種電源(太陽(yáng)能、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池)與兩路負(fù)載(管理終端、鎖樁)的統(tǒng)一管理，供電方式的無(wú)縫切換，確保公共自行車站點(diǎn)的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中自行車站點(diǎn)無(wú)法對(duì)蓄電池進(jìn)行有效充放電保護(hù)的技術(shù)問(wèn)題，提供一種站點(diǎn)電源管理模塊，能實(shí)現(xiàn)多路電源供電的無(wú)縫切換，且能有效防止蓄電池過(guò)充、過(guò)放、以及實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電，保護(hù)蓄電池。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種站點(diǎn)電源管理模塊，包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路、至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負(fù)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(hào)控制器，所述的電源輸入電路與負(fù)載輸出電路之間通過(guò)第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過(guò)第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。當(dāng)蓄電池充滿電或充電電壓過(guò)高時(shí)斷開(kāi)第二 MOS管，停止充電，對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)；當(dāng)無(wú)外部電源，蓄電池對(duì)負(fù)載放電，蓄電池經(jīng)過(guò)一段時(shí)間放電后，電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)第一 MOS管對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)；恒流恒壓充電是一種比較安全可靠的充電方式，尤其是對(duì)鋰電池，利用20 kHz的PWM控制信號(hào)對(duì)第二 MOS管進(jìn)行快速開(kāi)關(guān)控制，在微觀上不斷調(diào)整PWM信號(hào)的占空比使得宏觀上表現(xiàn)為恒流恒壓充電。
[0006]進(jìn)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(shí)對(duì)外部電源的內(nèi)部電路反向供電造成的損耗。
[0007]進(jìn)一步的，減少在外部電源供電時(shí)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(shí)造成電能損耗。
[0008]進(jìn)一步的，所述的負(fù)載輸出電路上連接有偵測(cè)外部電路是否短路的第一偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)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(cè)流過(guò)第二 MOS管的電流和蓄電池電壓的第二偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號(hào)控制器的PWM占空比以實(shí)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(cè)流過(guò)第三MOS管電流的第三偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)到的電流控制第三MOS管內(nèi)開(kāi)關(guān)通斷的第三控制裝置。
[0009]進(jìn)一步的，所述的電源輸入端的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)電源輸入端分別連接太陽(yáng)能供電裝置和開(kāi)關(guān)電源供電裝置。開(kāi)關(guān)電源供電裝置一般為市電、路燈電等。
[0010]進(jìn)一步的，所述的負(fù)載輸出端的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)負(fù)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(diǎn)的耗能裝置一般即為鎖樁和管理服務(wù)終端。
[0011]進(jìn)一步的，還具有儲(chǔ)能電容，所述的儲(chǔ)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(diǎn)之間、儲(chǔ)能電容的另一端接地。用PWM控制信號(hào)給蓄電池充電的時(shí)候會(huì)造成供給負(fù)載電源電壓的波動(dòng)，儲(chǔ)能電容的作用是通過(guò)電容的存儲(chǔ)釋放電能穩(wěn)定電源電壓減小波動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步的，還具有續(xù)流二極管，所述的續(xù)流二極管的負(fù)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(hào)對(duì)蓄電池充電的時(shí)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓，通過(guò)這個(gè)續(xù)流二極管釋放到蓄電池，以保護(hù)第二 MOS管，減小電壓波動(dòng)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的站點(diǎn)電源管理模塊在蓄電池滿充，第二MOS管開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，在外部電源斷電瞬間，蓄電池可以通過(guò)第二 MOS管內(nèi)部的二極管給負(fù)載供電，當(dāng)外部電路檢測(cè)到蓄電池放電電流時(shí)閉合第二 MOS管減少由于二級(jí)管導(dǎo)通壓降帶來(lái)的電能損耗，電源的切換是連續(xù)的、無(wú)縫切換不會(huì)造成負(fù)載瞬間斷電；能對(duì)蓄電池進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)、可根據(jù)蓄電池容量調(diào)節(jié)充電電流，實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電，結(jié)合外圍的一些偵測(cè)元件能實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載短路及過(guò)流保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1是本實(shí)用新型的站點(diǎn)電源管理模塊第一個(gè)實(shí)施例的拓?fù)鋱D；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的站點(diǎn)電源管理模塊第二個(gè)實(shí)施例的拓?fù)鋱D；
[0017]圖3是本實(shí)用新型的站點(diǎn)電源管理模塊第三個(gè)實(shí)施例的拓?fù)鋱D。
[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(chǔ)能電容。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種站點(diǎn)電源管理模塊的第一個(gè)實(shí)施例，包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路、至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負(fù)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(hào)控制器，所述的電源輸入電路與負(fù)載輸出電路之間通過(guò)第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過(guò)第二導(dǎo)線與第一導(dǎo)線連通。
[0021 ] 當(dāng)蓄電池充滿電或充電電壓過(guò)高時(shí)斷開(kāi)第二 MOS管2，停止充電，對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)；當(dāng)無(wú)外部電源，蓄電池對(duì)負(fù)載供電，蓄電池經(jīng)過(guò)一段時(shí)間放電后，電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)第一MOS管I對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)；恒流恒壓充電是一種比較安全可靠的充電方式，尤其是對(duì)鋰電池，利用20 kHz的PWM控制信號(hào)對(duì)第二MOS管2進(jìn)行快速開(kāi)關(guān)控制，在微觀上不斷調(diào)整PWM信號(hào)的占空比使得宏觀上表現(xiàn)為恒流恒壓充電。
[0022]進(jìn)一步的，還具有儲(chǔ)能電容C，所述的儲(chǔ)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(diǎn)之間、儲(chǔ)能電容的另一端接地。用PWM控制信號(hào)給蓄電池充電的時(shí)候會(huì)造成供給負(fù)載電源電壓的波動(dòng)，儲(chǔ)能電容的作用是通過(guò)電容的存儲(chǔ)釋放電能穩(wěn)定電源電壓減小波動(dòng)。
[0023]進(jìn)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(fù)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(hào)對(duì)蓄電池充電的時(shí)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓，通過(guò)這個(gè)續(xù)流二極管釋放到蓄電池，以保護(hù)第二 MOS管，減小電壓波動(dòng)。
[0024]如圖2所示，本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例，與第一個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于進(jìn)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(shí)用新型的第三個(gè)實(shí)施例，與第一實(shí)施例的區(qū)別在于進(jìn)一步的，并減少在外部電源供電時(shí)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(jìn)一步的，所述的負(fù)載輸出電路上連接有偵測(cè)外部電路是否短路的第一偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)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(cè)流過(guò)第二 MOS管2的電流和蓄電池電壓的第二偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號(hào)控制器的PWM占空比以實(shí)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(cè)流過(guò)第三MOS管3電流的第三偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)到的電流控制第三MOS管3內(nèi)開(kāi)關(guān)通斷的第三控制裝置。
[0027]第一偵測(cè)元件通過(guò)電流偵測(cè)來(lái)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(jìn)行關(guān)斷負(fù)載的自我保護(hù)。第二偵測(cè)元件通過(guò)電流、電池電壓偵測(cè)來(lái)調(diào)整PWM信號(hào)控制器的PWM占空比，達(dá)到恒流恒壓充電的目的。第三偵測(cè)元件當(dāng)偵測(cè)到第三MOS管3內(nèi)有電流流過(guò)時(shí)，第三控制裝置使第三MOS管2導(dǎo)通，電流從開(kāi)關(guān)上流過(guò)，降低第三MOS管3的能耗。
[0028]進(jìn)一步的，所述的電源輸入端的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)電源輸入端分別連接太陽(yáng)能供電裝置和開(kāi)關(guān)電源供電裝置。開(kāi)關(guān)電源供電裝置一般為市電、路燈電等。
[0029]進(jìn)一步的，所述的負(fù)載輸出端的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)負(fù)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(diǎn)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(kāi)關(guān)，第一MOS管中的二極管從負(fù)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(fù)載輸出端單向?qū)?、反向截止?br> [0031]第一個(gè)實(shí)施例的缺點(diǎn):電源輸入電路中沒(méi)有二極管，當(dāng)外部電源中斷，蓄電池供電時(shí)會(huì)對(duì)外部電源的內(nèi)部電路反向供電造成的損耗。
[0032]第二個(gè)實(shí)施例的缺點(diǎn):兩路電源輸入電路的在電流輸入時(shí)都通過(guò)二極管，壓降大，通過(guò)大電流的時(shí)候發(fā)熱量大(損耗大)，限制了蓄電池的充電電流(當(dāng)外部有電的時(shí)候要以最快的速度將電池充滿備用)。
[0033]第三個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn):當(dāng)有外部電源輸入時(shí)，第三MOS管3導(dǎo)通，電流直接從第三MOS管3內(nèi)的開(kāi)關(guān)流過(guò)，相對(duì)于第二個(gè)實(shí)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(dāng)蓄電池供電時(shí)閉合第二MOS管2，電源輸入電路中的二極管截止，避免了對(duì)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?yàn)镸OS管的內(nèi)部原理圖，并不是MOS管的符號(hào)圖。本實(shí)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(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。
[0035]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種站點(diǎn)電源管理模塊，其特征是:包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路、至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路和連接蓄電池的蓄電池充放電電路，負(fù)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(hào)控制器，所述的電源輸入電路與負(fù)載輸出電路之間通過(guò)第一導(dǎo)線連通，所述的蓄電池充放電電路通過(guò)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)電源管理模塊，其特征是:所述的負(fù)載輸出電路上連接有偵測(cè)外部電路是否短路的第一偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)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(cè)流過(guò)第二 MOS管的電流和蓄電池電壓的第二偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)到的電流、電壓的大小調(diào)整PWM信號(hào)控制器的PWM占空比以實(shí)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(cè)流過(guò)第三MOS管電流的第三偵測(cè)元件和根據(jù)偵測(cè)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(diǎn)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(gè)，兩個(gè)電源輸入端分別連接太陽(yáng)能供電裝置和開(kāi)關(guān)電源供電裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的站點(diǎn)電源管理模塊，其特征是:所述的負(fù)載輸出端的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)負(fù)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(diǎn)電源管理模塊，其特征是:還具有儲(chǔ)能電容，所述的儲(chǔ)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(diǎn)之間、儲(chǔ)能電容的另一端接地。
8.如權(quán)利要求7所述的站點(diǎn)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(fù)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(hào)】H02J9/06GK203632284SQ201320730125
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:常州永安公共自行車系統(tǒng)股份有限公司