CN108023353A - 一种家庭集中式多类型电能输出管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，本申请中的管理系统中设有第一多端口单向变换器，用来对交流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，还设有第二多端口单向变换器，用来对直流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，一方面，无需用电设备端再使用适配器，方便了用户对用电设备的使用，给用户的出行带来了便利，且提高了电能利用率；另一方面，可以接直流电，能够使用新能源，降低了用户的用电成本，灵活性更高。另外，控制器直接预设控制策略控制相应可控开关闭合，无需人为控制，智能化高，进一步方便了用户的使用。

Description

一种家庭集中式多类型电能输出管理系统

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种家庭集中式多类型电能输出管理系统。

背景技术

随着电气、电子技术的不断发展，用电设备变得越来越多元，用电设备的多元化对家庭供电系统的要求越来越高。常规的家庭供电系统中的插座，其输出的电能的类型及幅值无法改变，用电设备只能服从输电接口的AC220V，为了用电，用电设备通常通过适配器来接入输电接口，例如手机通过手机充电器将AC220V转换为DC5V，笔记本通过笔记本适配器将AC220V转换为DC19V。一方面，用电设备越多，需要的适配器也越多，且过多的适配器给人们的出行和用电设备的使用带来了极大地不便，另外，从系统角度看，对于一些用电类型相同的用电设备，虽然其用电类型相同，但也均需要单独的通过各自的适配器进行电能转换，而电能转换过程中存在电能损耗，降低了电能利用率。另一方面，现有技术中，用电设备接入输电接口后还需要用户手动按下开关，进一步给用电设备的使用带来了不便，且智能化低。此外，现有技术中的分线盒无法接接直流电，无法使用新能源，用户用电成本高，灵活性差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，无需用电设备端再使用适配器，方便了用户对用电设备的使用，给用户的出行带来了便利，且提高了电能利用率；另一方面，可以接直流电，能够使用新能源，降低了用户的用电成本，灵活性更高。另外，无需人为控制，智能化高，进一步方便了用户的使用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，包括充电检测传感器模块、分线盒和L个输电接口，所述分线盒包括第一多端口单向变换器、第二多端口单向变换器、开关模块及控制器，其中：

所述第一多端口单向变换器的输入端与交流母线连接，用于将交流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压，N为不大于L的正整数；

所述第二多端口单向变换器的输入端与直流母线连接，用于将直流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压；

所述开关模块包括2N个可控开关，2N个可控开关的一端分别对应与所述第一多端口单向变换器的N个输出端及所述第二多端口单向变换器的N个输出端连接，2N个可控开关的另一端分别对应与L个所述输电接口连接；

输入端与所述充电检测传感器模块连接、输出端与2N个所述可控开关的控制端连接的控制器，用于在根据所述充电检测传感器模块检测到的信号判定有用电设备接入所述输电接口中时，根据预设控制策略控制与接入所述用电设备的输电接口对应的可控开关闭合。

优选地，所述第一多端口单向变换器包括：

M个变压器，用于将交流电转换为i个交流电压，M为不大于i的正整数，i为不大于N的正整数；

和/或，

N-i个整流装置，用于将所述交流电转换为N-i个直流电压。

优选地，所述第二多端口单向变换器包括：

K个DC/DC变换器，用于将直流电转换为K个直流电压，K为不大于N的正整数；

和/或，

N-K个DC/AC变换器，用于将所述直流电转换为N-K个交流电压。

优选地，所述控制器还用于在根据所述充电检测传感器模块检测到的信号判定没有用电设备接入所述输电接口中时，控制与接入所述用电设备的输电接口对应的可控开关断开。

优选地，所述充电检测传感器模块包括L个传感器，L个所述传感器与L个所述输电接口一一对应。

优选地，所述传感器为红外传感器，用于在检测到其对应的输电接口有用电设备接入时输出充电电平，所述充电电平为高电平或者低电平；

所述控制器具体用于在接收到所述充电电平时，控制接入用电设备的输电接口对应的可控开关闭合。

优选地，还包括：

安全检测传感器模块；

所述控制器还用于在根据所述安全检测传感器模块检测到的信号判定有人体皮肤接触所述输电接口时，控制人体皮肤接触到的输电接口对应的可控开关断开。

优选地，所述控制器还用于根据所述输电接口对应的可控开关的闭合时间及所述输电接口的用电类型记录所述用电设备的用电量。

优选地，L个所述输电接口包括三脚插孔和/或两脚插孔和/或USB。

优选地，L个所述输电接口包括三脚插孔，所述三脚插孔的一个脚接地线。

本申请提供了一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，本申请中的管理系统中设有第一多端口单向变换器，用来对交流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，还设有第二多端口单向变换器，用来对直流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，一方面，无需用电设备端再使用适配器，方便了用户对用电设备的使用，给用户的出行带来了便利，且提高了电能利用率；另一方面，可以接直流电，能够使用新能源，降低了用户的用电成本，灵活性更高。另外，本申请通过充电检测传感器模块来进行有无用电设备接入输电接口的检测，当有用电设备接入输电接口时，控制器直接预设控制策略控制相应可控开关闭合，无需人为控制，智能化高，进一步方便了用户的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种家庭集中式多类型电能输出管理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，无需用电设备端再使用适配器，方便了用户对用电设备的使用，给用户的出行带来了便利，且提高了电能利用率；另一方面，可以接直流电，能够使用新能源，降低了用户的用电成本，灵活性更高。另外，无需人为控制，智能化高，进一步方便了用户的使用。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种家庭集中式多类型电能输出管理系统的结构示意图，该系统包括充电检测传感器模块1、分线盒2和L个输电接口3，分线盒2包括第一多端口单向变换器21、第二多端口单向变换器22、开关模块23及控制器24，其中：

第一多端口单向变换器21的输入端与交流母线连接，用于将交流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压，N为不大于L的正整数；

具体地，一方面，考虑到通常是市电为供电设备供电，另一方面，考虑到不同的用电设备，其用电需求也不一样，例如有的用电设备需要AC220V，有的用电设备需要DC12V，为了满足这些用电设备的需求，本申请提供的家庭集中式多类型电能输出管理系统中包括第一多端口单向变换器21，用来将市电转换为N个输出电压，需要说明的是，N个输出电压可以是现有技术中常见的一些电压类型，也可以是根据用户需要来确定的特殊用电类型，具体地，为满足不同类型的用电设备的需求，这里的N个输出电压可以是N种不同类型的输出电压(例如图1所示，图1中N个输出电压包括常用电能类型：AC220V、AC110V、DC5V、DC19V、DC48V，但这些只是一种优选地实施例，本申请对N个输出电压的类型和数值并不作特别的限定)，也可以是X种类型的输出电压，X为不小于N的正整数，本申请在此不作特别的限定。另外，这里的N种不同类型指的是可以为交流电压，也可以是直流电压，还可以同是交流电压但是电压额定值不同，同是直流电压但是电压额定值不同。

第二多端口单向变换器22的输入端与直流母线连接，用于将直流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压；

由于新能源系统输出的是直流电，为了有效利用新能源系统，家庭集中式多类型电能输出管理系统还包括用于对直流电进行转换的第二多端口单向变换器22，该第二多端口单向变换器22能够将直流电转换为N个输出电压，这里的N个输出电压的选取原则和上述实施例相同，在此不再赘述。

另外，由于设置了第二多端口单向变换器22，在电网无故障时，可以优先使用新能源系统输出的直流电通过第二多端口单向变换器22转换后为负载供电，提高了新能源系统输出的电能的利用率，另外，即便电网故障，也可以通过新能源统输出的直流电来继续为负载供电，提高了家庭集中式多类型电能输出管理系统的供电可靠性，且供电方式灵活。

开关模块23包括2N个可控开关，2N个可控开关的一端分别对应与第一多端口单向变换器21的N个输出端及第二多端口单向变换器22的N个输出端连接，2N个可控开关的另一端分别对应与L个输电接口3连接；

具体地，这里的2N个可控开关是与第一多端口单向变换器21的N个输出端及第二多端口单向变换器22的N个输出端一一对应的，2N个可控开关决定着第一多端口单向变换器21或者第二多端口单向变换器22的输出电压能否到达输电接口3，可控开关受控制器24的控制。另外，这里的可控开关可以但不仅限为继电器。

另外，需要说明的是，通常情况下，输电接口3(图1中只标了一个AC220V，AC110V、DC5V、DC19V、DC48V均为输电接口3)的数量一般多于第一多端口单向变换器21的输出电压或者第二多端口单向变换器22的输出电压的数量，因为同一个输出电压可能被使用的较多，从而使得相应的输电接口3也就较多，例如应用使用AC220V的用电设备比较多，因此，AC220V的输电接口3也比较多。另外，这里的输电接口3可以包括三孔插孔和两孔插孔，还可以包括USB接口，根据用电设备的需求来定。

具体地，充电检测传感器模块1可以检测是否有用电设备接入了输电接口3，输电接口3中有用电设备接入时及没有用电设备接入时，充电检测传感器模块1输出的信号是不一样的。

输入端与充电检测传感器模块1连接、输出端与2N个可控开关的控制端连接的控制器24，用于在根据充电检测传感器模块1检测到的信号判定有用电设备接入输电接口3中时，根据预设控制策略控制与接入用电设备的输电接口3对应的可控开关闭合。

具体地，控制器24在接收到充电检测传感器模块1发送的信号后，根据该信号判定是否有用电设备接入输电接口3，如果是，则直接控制与该输电接口3对应的可控开关闭合，从而实现对该用电设备的充电。

本申请提供的家庭集中式多类型电能输出管理系统能够替换现有用电设备的适配器，减少了现有用电设备的体积和重量，给用户的生活带来了极大地便利。

本申请提供了一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，本申请中的管理系统中设有第一多端口单向变换器，用来对交流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，还设有第二多端口单向变换器，用来对直流电提前进行转换，得到的多个输出电压可以通过可控开关及输电接口直接为多个用电设备供电，一方面，无需用电设备端再使用适配器，方便了用户对用电设备的使用，给用户的出行带来了便利，且提高了电能利用率；另一方面，可以接直流电，能够使用新能源，降低了用户的用电成本，灵活性更高。另外，本申请通过充电检测传感器模块来进行有无用电设备接入输电接口的检测，当有用电设备接入输电接口时，控制器直接预设控制策略控制相应可控开关闭合，无需人为控制，智能化高，进一步方便了用户的使用。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，第一多端口单向变换器21包括：

M个变压器，用于将交流电转换为i个交流电压，M为不大于i的正整数，i为不大于N的正整数；

和/或，

N-i个整流装置，用于将交流电转换为N-i个直流电压。

具体地，第一多端口单向变换器21既可以根据需要输出交流电压，也可以根据需要输出直流电压，相应地，第一多端口单向变换器21可以包括变换器，变压器能够实现单输入多输出，也即变压器能够将原边的交流电压通过副边的多个抽头转换为不同的交流输出电压，因此，这里的变换器可以为一个，也可以为多个，一个的话，变换器包括i个副边抽头，用来输出i个交流电压，多个的话，只要多个变换器的副边抽头能够输出i个交流电压即可。另外，这里也可以通过交流变换器来进行交流电的电压转换。另外，第一多端口单向变换器21还包括N-i个整流装置，用来将市电转换为N-i个直流电压，以满足直流负载的需要。

作为一种优选地实施例，第二多端口单向变换器22包括：

K个DC/DC变换器，用于将直流电转换为K个直流电压，K为不大于N的正整数；

和/或，

N-K个DC/AC变换器，用于将直流电转换为N-K个交流电压。

具体地，第二多端口单向变换器22也既可以根据需要输出交流电压，也可以根据需要输出直流电压，相应地，第二多端口单向变换器22可以包括K个DC/DC变换器，K个DC/DC变换器用来输出K个直流电压，以满足直流负载的需要。第二多端口单向变换器22还包括N-K个DC/AC变换器，用于将直流电转换为N-K个交流电压，以满足交流负载的需要。

作为一种优选地实施例，控制器24还用于在根据充电检测传感器模块1检测到的信号判定没有用电设备接入输电接口3中时，控制与接入用电设备的输电接口3对应的可控开关断开。

上述实施例提到，输电接口3中有用电设备接入时及没有用电设备接入时，充电检测传感器模块1输出的信号是不一样的，本实施例中，控制器24在根据充电检测传感器模块1检测到的信号判定没有用电设备接入输电接口3中时，控制与接入用电设备的输电接口3对应的可控开关断开，可以有效避免用户触摸到输电接口而导致的触电事故的发生，提高了输电接口的安全性，减少了触电事故的发生。

作为一种优选地实施例，充电检测传感器模块1包括L个传感器，L个传感器与L个输电接口3一一对应。

为了提高检测精度，本申请在每个输电接口3处(距离输电接口3预设范围)均设置了一个传感器，用来检测是否有用电设备接入该输电接口3。当然，这里还可以为采用其他设置方式，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，传感器为红外传感器，用于在检测到其对应的输电接口3有用电设备接入时输出充电电平，充电电平为高电平或者低电平；

控制器24具体用于在接收到充电电平时，控制接入用电设备的输电接口3对应的可控开关闭合。

具体地，考虑到输电接口3中有用电设备接入时和无用电设备接入时输电接口3的光线及空间是不同的，本实施例选用红外传感器来检测是否有用电设备接入输电接口3，红外传感器具有体积小、成本低及检测精度高的优点。当然，这里的传感器还可以为选用其他类型的传感器，能实现本发明的目的即可。

作为一种优选地实施例，还包括：

安全检测传感器模块；

控制器24还用于在根据安全检测传感器模块检测到的信号判定有人体皮肤接触输电接口3时，控制人体皮肤接触到的输电接口3对应的可控开关断开。

现有技术中，经常会出现用户误触输电接口而导致的触电事故，为了减少触电事故的发生，本实施例还设置了安全检测传感器模块，用来检测是否有人体皮肤接触输电接口3，如果有，则控制器24会立即控制该输电接口3对应的可控开关断开，有效地避免了触电事故的发生。

作为一种优选地实施例，安全检测传感器模块包括L个传感器，L个传感器与L个输电接口3一一对应；

传感器为温度传感器，用于在检测到其对应的输电接口3有人体皮肤接触时输出保护电平，保护电平为高电平或者低电平；

控制器24具体用于在接收到保护电平时，控制人体皮肤接触到的输电接口3对应的可控开关断开。

具体地，考虑到人体皮肤和正常的输电接口3的温度是不一样的，本申请选用温度传感器来检测是否有人体皮肤接触输电接口3，检测精度高，且温度传感器体积小，成本低。当然，这里还可以选用其他类型的传感器，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，控制器24还用于根据输电接口3对应的可控开关的闭合时间及输电接口3的用电类型记录用电设备的用电量。

具体地，控制器24可以通过输电接口3的工作时间及其对应的用电类型来记录该输电接口3对应的用电设备的功率，方便用户获知用电设备的用电量，提供的用电数据有利于帮助用户养成节能的好习惯。

作为一种优选地实施例，L个输电接口3包括三脚插孔和/或两脚插孔和/或USB。

具体地，这里的输电接口3可以包括现有技术中常见的输电接口3，例如三脚插孔和/或两脚插孔和/或USB接口，方便各种用电设备的使用，灵活性高，当然，还可以包括其他类型的输电接口3，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，L个输电接口3包括三脚插孔，三脚插孔的一个脚接地线。

具体地，本申请选用的三脚插孔的一个脚接地线。原因是考虑到三脚插头包括两根导线脚和一根接地脚，接地脚设计的比其它两根导线脚长几毫米，在接入三脚插孔后，接地脚先接触三脚插孔内的接地线，这样可先形成接地保护；而当三脚插头从三角插孔中脱离时，导电脚先与三角插孔的导电端分离，接地脚后分开。如果负载的金属外壳由于绝缘体损坏等原因而带电，接地脚就会形成接地短路电流，使负载的金属外壳接地而对地放电，从而使人不被触电，起到了安全保护的作用。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，包括充电检测传感器模块、分线盒和L个输电接口，所述分线盒包括第一多端口单向变换器、第二多端口单向变换器、开关模块及控制器，其中：

所述第一多端口单向变换器的输入端与交流母线连接，用于将交流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压，N为不大于L的正整数；

所述第二多端口单向变换器的输入端与直流母线连接，用于将直流电转换为N个输出电压，N个输出电压包括交流电压和/或直流电压；

所述开关模块包括2N个可控开关，2N个可控开关的一端分别对应与所述第一多端口单向变换器的N个输出端及所述第二多端口单向变换器的N个输出端连接，2N个可控开关的另一端分别对应与L个所述输电接口连接；

输入端与所述充电检测传感器模块连接、输出端与2N个所述可控开关的控制端连接的控制器，用于在根据所述充电检测传感器模块检测到的信号判定有用电设备接入所述输电接口中时，根据预设控制策略控制与接入所述用电设备的输电接口对应的可控开关闭合。

2.如权利要求1所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述第一多端口单向变换器包括：

M个变压器，用于将交流电转换为i个交流电压，M为不大于i的正整数，i为不大于N的正整数；

和/或，

N-i个整流装置，用于将所述交流电转换为N-i个直流电压。

3.如权利要求2所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述第二多端口单向变换器包括：

K个DC/DC变换器，用于将直流电转换为K个直流电压，K为不大于N的正整数；

和/或，

N-K个DC/AC变换器，用于将所述直流电转换为N-K个交流电压。

4.如权利要求1所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述控制器还用于在根据所述充电检测传感器模块检测到的信号判定没有用电设备接入所述输电接口中时，控制与接入所述用电设备的输电接口对应的可控开关断开。

5.如权利要求1所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述充电检测传感器模块包括L个传感器，L个所述传感器与L个所述输电接口一一对应。

6.如权利要求5所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述传感器为红外传感器，用于在检测到其对应的输电接口有用电设备接入时输出充电电平，所述充电电平为高电平或者低电平；

所述控制器具体用于在接收到所述充电电平时，控制接入用电设备的输电接口对应的可控开关闭合。

7.如权利要求1所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，还包括：

安全检测传感器模块；

所述控制器还用于在根据所述安全检测传感器模块检测到的信号判定有人体皮肤接触所述输电接口时，控制人体皮肤接触到的输电接口对应的可控开关断开。

8.如权利要求1所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述输电接口对应的可控开关的闭合时间及所述输电接口的用电类型记录所述用电设备的用电量。

9.如权利要求1-8任一项所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，L个所述输电接口包括三脚插孔和/或两脚插孔和/或USB。

10.如权利要求9所述的家庭集中式多类型电能输出管理系统，其特征在于，L个所述输电接口包括三脚插孔，所述三脚插孔的一个脚接地线。