電力自動(dòng)切換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力自動(dòng)切換器，包括一個(gè)外殼，在外殼上設(shè)有市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口；在外殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子P1，分別置于外殼上的市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口內(nèi)。在電路板上設(shè)有市電輸入端子P1至市電輸出端子J1的一路通路，以及逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子J1的另一路通路。這兩路通路依靠繼電器吸合導(dǎo)通，并且依靠光電耦合器等元件來自動(dòng)切換。本發(fā)明可自動(dòng)判斷使用何種供電電源，省去人為操作連接，切換留有安全死區(qū)，更加安全可靠。
【專利說明】電力自動(dòng)切換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種供電切換裝置，尤其是一種為交通工具提供電力自動(dòng)切換的裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型客車、公交車、擺渡車等使用大容量電池的交通工具上通常都配備有逆變電 源，為車載設(shè)備供電。而其在泊車點(diǎn)停車熄火后，若繼續(xù)使用逆變電源供電，則難以掌握電 池剩余電量，電池過放電會(huì)導(dǎo)致電量不足車輛難以再次啟動(dòng)。
[0003] 而在泊車點(diǎn)人為操作連接市電供電，則一方面操作連接麻煩，另一方面兩種供電 源的切換需要人工去掌握控制，一不小心若同時(shí)供電則可能會(huì)導(dǎo)致事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于為大型客車、公交車、擺渡車等使用大容量電池的交通工具提 供一種電力自動(dòng)切換器，當(dāng)交通工具行駛過程中，自動(dòng)選擇逆變電源供電，而當(dāng)其在泊車點(diǎn) 連接上市電后，自動(dòng)切換供電電源為市電，可節(jié)省車載電池用電量，避免電池過放導(dǎo)致電量 不足車輛難以啟動(dòng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種電力自動(dòng)切換器，包括一個(gè)外殼，在外殼上設(shè)有市電輸出接口、逆變器輸入接口和 市電輸入接口；在外殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子 P2和市電輸入端子P1，分別置于外殼上的市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口 內(nèi)。
[0005] 市電輸入端子P1接第一降壓整流電路的輸入端，第一降壓整流電路的正輸出端 接電容C1的正極、電阻R2的一端、電阻R1的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器K1線圈 的一端和繼電器K2線圈的一端；電容C1的負(fù)極接第一線路地GND1即第一降壓整流電路的 負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和M0S管Q1的柵極，并通過電容C2接第一 線路地GND1 ;M0S管Q1的源極接第一線路地GND1，漏極接繼電器K1線圈的另一端和繼電器 K2線圈的另一端；電阻R1的另一端接光電耦合器U1輸入端陽極，光電耦合器U1輸入端陰 極接第一線路地GND1 ;市電輸入端子P1中的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過繼電器K1常開開關(guān)K1-1 和繼電器K2常開開關(guān)K2-1，連接至市電輸出端子J1。
[0006] 逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路的輸入端，第二降壓整流電路的正輸 出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管D10的陰極，以及繼電器K3線圈的一端和繼 電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路的負(fù)輸出端； 電阻R3的另一端接二極管D10的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、M0S管Q2的柵極 以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ;電阻R5的 另一端接光電耦合器U1的集電極，光電耦合器U1的發(fā)射極接第二線路地GND2 ;M0S管Q2 的源極接第二線路地GND2,漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。逆 變電源輸入端子P2中的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4常開開 關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子Jl。
[0007] 電阻R5的取值小于電阻R3的取值，使得當(dāng)光電耦合器U1的集電極和發(fā)射極間導(dǎo) 通時(shí)，電阻R5上的電壓小于M0S管Q2的導(dǎo)通電壓。
[0008] 進(jìn)一步地，繼電器K1線圈和繼電器K2線圈兩端還并聯(lián)有一個(gè)二極管D6,二極管 D6的陰極接繼電器K1線圈的一端和繼電器K2線圈的一端，陽極接繼電器K1線圈的另一端 和繼電器K2線圈的另一端。
[0009] 繼電器K3線圈和繼電器K4線圈兩端還并聯(lián)有一個(gè)二極管D7,二極管D7的陰極 接繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器 K4線圈的另一端。
[0010] 進(jìn)一步地，電阻R2的取值為20k?100ΚΩ。
[0011] 進(jìn)一步地，電阻R3和R4的阻值相等，取值為20k?100ΚΩ。
[0012] 進(jìn)一步地，電阻R5的取值為50?120 Ω。
[0013] 進(jìn)一步地，市電輸入端子P1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1之間還接有一個(gè)保險(xiǎn)絲 FUSE1。
[0014] 進(jìn)一步地，外殼包括后蓋、密封圈，外殼主體、前蓋；通過螺釘將后蓋和前蓋固定在 外殼主體上，并且后蓋和外殼主體間，以及前蓋和外殼主體間均設(shè)置了密封圈；市電輸出接 口、逆變器輸入接口和市電輸入接口設(shè)置在前蓋上。
[0015] 進(jìn)一步地，外殼主體兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔。
[0016] 進(jìn)一步地，后蓋上還設(shè)有保險(xiǎn)絲座。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明可自動(dòng)判斷使用何種供電電源，省去人為操作連接，切 換留有安全死區(qū)，更加安全可靠，且無火花產(chǎn)生。采用密封全鋁殼設(shè)計(jì)，更加有效防止不當(dāng) 操作引起的觸電事故，且散熱性能良好?？筛鼡Q保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)能夠延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，客戶可 自行更換同規(guī)格保險(xiǎn)絲。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的外殼的俯視圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的外殼的前向視圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明的外殼的后向視圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明的側(cè)向內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明的電原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024] 本發(fā)明所提出的電力自動(dòng)切換器，包括一個(gè)外殼，如圖1?圖4所不，夕卜殼包括后 蓋4、密封圈5,外殼主體6、前蓋7 ;可通過螺釘9將后蓋4和前蓋7固定在外殼主體6上， 并且后蓋4和外殼主體6間，以及前蓋7和外殼主體6間均設(shè)置了密封圈5,以起到防水作 用。在外殼的前蓋7上，設(shè)有230V市電輸出接口 1、230V逆變器輸入接口 2和230V市電輸 入接口 3。外殼內(nèi)設(shè)有電路板10。電路板10上設(shè)有市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子 P2和市電輸入端子P1。
[0025] 安裝時(shí)，將線路板10跟后蓋4和保險(xiǎn)絲座8裝配成組件，再將裝配好的組件上的 線路板10通過外殼主體6內(nèi)側(cè)的導(dǎo)槽插入外殼主體6。將線路板10上的市電輸出端子J1、 逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子P1分別插入前蓋7上的市電輸出接口 1、逆變器輸入 接口 2和市電輸入接口 3。通過8個(gè)裝配螺釘9將后蓋4和前蓋7裝配在外殼主體6上，密 封圈5起到密封作用。
[0026] 另外，外殼主體6兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔11。安裝腰孔11 為產(chǎn)品固定安裝用。在后蓋4上設(shè)有保險(xiǎn)絲座8,當(dāng)負(fù)載過載熔斷保險(xiǎn)絲時(shí)，可旋開更換內(nèi) 部保險(xiǎn)絲。
[0027] 本發(fā)明的電原理如圖5所示， 市電輸入端子P1接第一降壓整流電路101的輸入端，第一降壓整流電路101的正輸出 端接電容C1的正極、電阻R2的一端、電阻R1的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器K1線 圈的一端和繼電器K2線圈的一端；電容C1的負(fù)極接第一線路地GND1即第一降壓整流電路 101的負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和M0S管Q1的柵極，并通過電容C2 接第一線路地GND1 ;M0S管Q1的源極接第一線路地GND1，漏極接繼電器K1線圈的另一端 和繼電器K2線圈的另一端；電阻R1的另一端接光電稱合器U1輸入端陽極，光電稱合器U1 輸入端陰極接第一線路地GND1。二極管D6的陰極接繼電器K1線圈的一端和繼電器K2線 圈的一端，陽極接繼電器K1線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端。市電輸入端子P1中 的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過繼電器K1常開開關(guān)K1-1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1，連接至市電輸 出端子J1。
[0028] 上述電路中，第一降壓整流電路101由變壓器T1，整流二極管D1、D2、D3、D5構(gòu)成， 整流輸出約12v的直流電。電阻R2的取值要大一些，通常為20k?100K Ω，典型值為l〇〇k。 電容Cl為濾波電容，電容C2為延時(shí)電容，C2 -般取值為幾十uF至幾百uF。二極管D6用 于泄放繼電器K1線圈和繼電器K2線圈斷電時(shí)的感應(yīng)電。保險(xiǎn)絲FUSE1接在市電輸入端子 P1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1之間，保險(xiǎn)絲FUSE1置于外殼上的保險(xiǎn)絲座8內(nèi)，熔斷后方便 更換。
[0029] 逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路102的輸入端，第二降壓整流電路102 的正輸出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管D10的陰極，以及繼電器K3線圈的一 端和繼電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路102的 負(fù)輸出端；電阻R3的另一端接二極管D10的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、M0S管 Q2的柵極以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ; 電阻R5的另一端接光電耦合器U1的集電極，光電耦合器U1的發(fā)射極接第二線路地GND2 ; M0S管Q2的源極接第二線路地GND2,漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另 一端。二極管D7的陰極接繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3 線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。逆變電源輸入端子P2中的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過 繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4常開開關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子J1。
[0030] 上述電路中，第二降壓整流電路102由變壓器T2、整流二極管D8、D9、D11、D12構(gòu) 成，整流輸出約12v的直流電。電容C3為濾波電容，電容C4為延時(shí)電容。電阻R5的取值 要遠(yuǎn)小于R3,使得當(dāng)光電耦合器U1的集電極和發(fā)射極間導(dǎo)通時(shí)，電阻R5上的電壓小于M0S 管Q2的導(dǎo)通電壓。具體地，電阻R5的取值為50?120 Ω。電阻R3和R4的阻值相等，取值 為20k?100ΚΩ，典型值為l〇〇k。電容C4在幾十uF。二極管D7用于泄放繼電器K3線圈 和繼電器Κ4線圈斷電時(shí)的感應(yīng)電。
[0031] 下面分幾種情形來闡述本發(fā)明的工作原理。
[0032] 情形一，若市電輸入端子Ρ1和逆變電源輸入端子Ρ2同時(shí)得電，由于電容C1正極 的電位可以急速升到一個(gè)較高電位，如12V，則光電耦合器U1的輸入端即刻導(dǎo)通，使得在非 常短的時(shí)間內(nèi)，光電耦合器U1的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，從而快速拉低M0S管Q2的柵極電 位，使得M0S管Q2截止，繼電器Κ3和Κ4不吸合，逆變電源輸入端子Ρ2至市電輸出端子J1 間通路被切斷。R5的取值（100Ω )遠(yuǎn)小于R3 (100k)，目的就是為了能夠在光電耦合器U1 的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通時(shí)拉低M0S管Q2的柵極電位。
[0033] 而M0S管Q1柵極電位則因?yàn)橥ㄟ^電阻R2給電容C2充電的緣故，緩慢上升；電阻 R2的取值較大，如100K，則充電到M0S管Q1導(dǎo)通需要數(shù)秒；M0S管Q1導(dǎo)通后，繼電器K1和 K2的線圈得電，吸合繼電器K1和K2的常開開關(guān)K1-1和K2-1，市電輸入端子P1至市電輸 出端子J1間的通路接通。
[0034] 情形二，車輛在外行駛回到泊車點(diǎn)，在車輛電門還未關(guān)閉的時(shí)候，駕駛員接上市 電。這時(shí)會(huì)出現(xiàn)逆變電源輸入端子P2在得電的情況下（(此時(shí)常開開關(guān)K3-1和K4-1是閉 合的，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子J1的通路是接通的)，市電輸入端子P1后得電 了，這時(shí)就需要自動(dòng)切換功能，如下所述： 此時(shí)電容C1正極的電位可以急速升到一個(gè)較高電位，光電稱合器U1的輸入端即刻導(dǎo) 通，使得在非常短的時(shí)間內(nèi)，光電耦合器U1的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，從而快速拉低M0S管Q2 的柵極電位，使得M0S管Q2截止，繼電器K3和K4線圈的回路被立刻斷開，線圈失電使得繼 電器K3和K4的常開開關(guān)K3-1和K4-1從閉合轉(zhuǎn)為斷開，逆變電源輸入端子P2至市電輸出 端子J1間通路被快速切斷。
[0035] 同情形一，因?yàn)橥ㄟ^電阻R2給電容C2充電的緣故，需要數(shù)秒后M0S管Q1才導(dǎo)通， 繼電器K1和K2的線圈得電，吸合繼電器K1和K2的常開開關(guān)K1-1和K2-1，市電輸入端子 P1至市電輸出端子J1間的通路導(dǎo)通。這樣就使得兩個(gè)電源的切換留有安全死區(qū)時(shí)間。
[0036] 情形三，早晨在市電輸入端子P1依然得電的情況下(駕駛員忘了先切斷輸入的市 電)，駕駛員開啟車輛電門，此時(shí)逆變電源輸入端子P2后得電。
[0037] 由于一開始市電輸入端子P1得電的情況下，光電稱合器U1的輸入端是導(dǎo)通的，集 電極和發(fā)射極間也是導(dǎo)通的，M0S管Q2的柵極電位被拉低，所以，即便逆變電源輸入端子P2 得電后，通過電阻R3給電容C4充電，電容C4兩端的電壓也不會(huì)高于M0S管Q2的導(dǎo)通電壓， 這也是因?yàn)镽5的取值（100Ω)遠(yuǎn)小于R3(100k)的緣故。M0S管Q2還是處于關(guān)斷狀態(tài)，則 繼電器K3和K4不吸合，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子J1間的通路還是被切斷。
[0038] 車輛需要上路行駛時(shí)，駕駛員必然切斷輸入的市電(不可能拖著電線開車到路 上)，則市電輸入端子P1失電，電容C2上的電荷通過二極管D4快速釋放，電容C2兩端電壓 快速降低，則M0S管Q1快速關(guān)斷，引起繼電器K1和K2快速關(guān)斷，則市電輸入端子P1至市 電輸出端子J1的通路快速切斷。同時(shí)光電耦合器U1的輸入端也快速關(guān)斷，則集電極和發(fā) 射極斷開，M0S管Q2的柵極電位開始慢慢達(dá)到導(dǎo)通電壓（由于電容C4上的電壓從接近于0 伏到充電至M0S管Q2的導(dǎo)通電壓，需要時(shí)間，原因是通過電阻R3給電容C4充電的，而電阻 R3取值比較大，典型值為100k，充電時(shí)間需要數(shù)秒)，M0S管Q2導(dǎo)通，使得繼電器K3和K4吸 合，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子J1間的通路導(dǎo)通。這個(gè)情形中，電源的自動(dòng)切換 也是存在安全死區(qū)時(shí)間的。
[0039] 其它的情形，可根據(jù)上述的工作原理分析而得，不再一一贅述。而二極管D10是給 電容C4快速放電用的。比如車輛停駛，車上不需要任何設(shè)備用電時(shí)，關(guān)閉電門，則逆變輸入 端子P2失電時(shí)，電容C4上的電荷可通過二極管D10快速釋放，使得M0S管Q2快速關(guān)斷。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力自動(dòng)切換器，包括一個(gè)外殼，其特征在于：在外殼上設(shè)有市電輸出接口 (1)、逆變器輸入接口（2)和市電輸入接口（3); 在外殼內(nèi)設(shè)有電路板（10)，電路板（10)上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2 和市電輸入端子P1，分別置于外殼上的市電輸出接口（1)、逆變器輸入接口（2)和市電輸入 接口⑶內(nèi)； 市電輸入端子P1接第一降壓整流電路（101)的輸入端，第一降壓整流電路（101)的正 輸出端接電容C1的正極、電阻R2的一端、電阻R1的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器K1 線圈的一端和繼電器K2線圈的一端；電容C1的負(fù)極接第一線路地GND1即第一降壓整流電 路101的負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和MOS管Q1的柵極，并通過電容 C2接第一線路地GND1 ;MOS管Q1的源極接第一線路地GND1，漏極接繼電器K1線圈的另一 端和繼電器K2線圈的另一端；電阻R1的另一端接光電耦合器U1輸入端陽極，光電耦合器 U1輸入端陰極接第一線路地GND1 ; 市電輸入端子P1中的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過繼電器K1常開開關(guān)K1-1和繼電器K2常開 開關(guān)K2-1，連接至市電輸出端子J1 ; 逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路（102)的輸入端，第二降壓整流電路（102) 的正輸出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管D10的陰極，以及繼電器K3線圈的一 端和繼電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路102的 負(fù)輸出端；電阻R3的另一端接二極管D10的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、MOS管 Q2的柵極以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ; 電阻R5的另一端接光電耦合器U1的集電極，光電耦合器U1的發(fā)射極接第二線路地GND2 ; MOS管Q2的源極接第二線路地GND2，漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另 一端； 逆變電源輸入端子P2中的兩個(gè)導(dǎo)電端分別通過繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4 常開開關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子J1 ; 電阻R5的取值小于電阻R3的取值，使得當(dāng)光電耦合器U1的集電極和發(fā)射極間導(dǎo)通 時(shí)，電阻R5上的電壓小于MOS管Q2的導(dǎo)通電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 繼電器K1線圈和繼電器K2線圈兩端還并聯(lián)有一個(gè)二極管D6，二極管D6的陰極接繼電 器K1線圈的一端和繼電器K2線圈的一端，陽極接繼電器K1線圈的另一端和繼電器K2線 圈的另一端。
3. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 繼電器K3線圈和繼電器K4線圈兩端還并聯(lián)有一個(gè)二極管D7，二極管D7的陰極接繼電 器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線 圈的另一端。
4. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 電阻R2的取值為20k?100K Ω。
5. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 電阻R3和R4的阻值相等，取值為20k?100K Ω。
6. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 電阻R5的取值為50?120 Ω。
7. 如權(quán)利要求1所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 市電輸入端子Ρ1和繼電器Κ2常開開關(guān)Κ2-1之間還接有一個(gè)保險(xiǎn)絲FUSE1。
8. 如權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 外殼包括后蓋（4)、密封圈（5)，外殼主體（6)、前蓋（7);通過螺釘（9)將后蓋（4)和前 蓋（7)固定在外殼主體（6)上，并且后蓋（4)和外殼主體（6)間，以及前蓋（7)和外殼主體 (6)間均設(shè)置了密封圈（5); 市電輸出接口（1)、逆變器輸入接口⑵和市電輸入接口⑶設(shè)置在前蓋（7)上。
9. 如權(quán)利要求8所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 外殼主體（6)兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔（11)。
10. 如權(quán)利要求8所述的電力自動(dòng)切換器，其特征在于： 后蓋（4)上還設(shè)有保險(xiǎn)絲座（8)。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK104092279SQ201410351412
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】鄭興, 梅家才, 滕夏晨, 潘衛(wèi)星 申請(qǐng)人:帝發(fā)技術(shù)(無錫)有限公司