CN110350763A - 一种无人艇电源的供配电控制电路 - Google Patents

Abstract

一种无人艇电源的供配电控制电路，所述供配电控制电路包括：与外设通信设备连接，用于根据外设通信设备输出的通信信号生成主控制信号的控制模块；与控制模块连接，用于根据主控制信号生成多个开关驱动信号的多个隔离驱动模块；以及与多个所述隔离驱动模块一一对应连接，用于根据对应的开关驱动信号进行导通或者关断，且在导通时输出电源信号的多个开关控制模块；所述供配电控制电路在控制模块的集中控制下，通过隔离驱动模块实现了对于无人艇电源的隔离驱动功能，保障了所述供配电控制电路的安全性；并且通过该供配电控制电路实现了对于无人艇电源的自动化和智能化管理控制，供配电控制电路输出的电源信号可保障电子设备的电能稳定性和可靠性。

Description

一种无人艇电源的供配电控制电路

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种无人艇电源的供配电控制电路。

背景技术

无人艇是指：依靠遥控技术或者自主方式在水面航行的无人化、智能化电子设备；相比于传统的人工、手动操作的控制方式，无人艇由于采用了无人化设计、最大程度的保护了技术人员的人身安全，并且所述无人艇在水文气象条件复杂、辐射生化条件等较为恶劣的环境中仍然能够保持正常的工作状态，具有较高的工作效率，因此无人艇已经成为海上航行过程中较为普遍的电子设备，也成为了目前海上电子设备技术的重点发展方向；无人艇上的电子装置在航行过程中与技术人员保持正常的通信功能，进而所述无人艇在技术人员的远程操控下执行相应的电路功能；那么无人艇的电子设备需要长期处于安全、稳定的供电环境，所述无人艇上的各个电子元器件接入电能并保持正常、可靠的工作状态，无人艇才能够处于安全的运行状态；因此无人艇上各个电子元器件的供配电安全对于无人艇的控制稳定性具有极其重要的影响。

然而传统技术中的无人艇的电子结构较复杂，往往需要多个电子集成部件之间的相互配合才能够使无人艇实现正常的电路功能，那么无人艇中的电子元器件对于供配电安全性能具有更高的要求，以保障无人艇在各个恶劣外界环境中保持正常的运行状态；然而传统技术中的船舶中电子元器件的供配电都是基于大型配电柜、配电开关以及保险装置构成，所述船舶中电子元器件的供电控制均是以人工控制为主，自动化程度较低，这就给船舶的远程控制带来了极大的不便；而且所述无人艇需要保持长时间的安全航行以执行复杂的工作任务，传统的船舶供电配电方式无法满足无人艇的无人化、自动化以及智能化的控制需求，所述无人艇在持续航行的过程中容易出现电源波动，那么无人艇容易处于极不安全的运行状态，降低了无人艇的控制稳定性和可靠性，造成所述无人艇内部电子元器件的损坏甚至完全烧毁。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种无人艇电源的供配电控制电路，旨在解决传统的技术方案中船舶的供配电控制主要依赖于人工手动控制，兼容性较低，导致无人艇的电能安全性和稳定性较低，无法满足无人艇的自动控制需求的问题。

本发明实施例提供了一种无人艇电源的供配电控制电路，包括：

与外设通信设备连接，用于根据所述外设通信设备输出的通信信号生成主控制信号的控制模块；

与所述控制模块连接，用于根据所述主控制信号分别生成多个开关驱动信号的多个隔离驱动模块；以及

分别与多个所述隔离驱动模块一一对应连接，用于根据对应的所述开关驱动信号进行导通或者关断，且在导通时输出电源信号的多个开关控制模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

分别与所述控制模块及多个所述开关控制模块一一对应连接，用于采集所述电源信号的幅值，且当检测到所述电源信号的幅值中的任意一项或多项超过安全设定阈值时则生成警报信号，以反馈至所述控制模块的多个电源检测模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

与多个所述电源检测模块连接，用于输出第一稳压信号的至少一个电源输入接口。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述控制模块连接，用于输出第二稳压信号的隔离电源模块；

与所述控制模块连接，用于当所述第二稳压信号中断时，则输出备用电能信号的后备电池模块；以及

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块接入的电能进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压和参考基准电压对所述控制模块进行欠压保护的电能采样模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

连接于所述控制模块与所述外设通信设备之间，用于进行通信的通信模块。

在其中的一个实施例中，所述通信模块包括：至少一路CAN接口，至少一路RS232接口以及至少一路RS485接口。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述控制模块连接，用于生成复位信号的复位模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块进行地址编码的编码模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述控制模块连接，用于根据所述主控制信号存储所述控制模块的工作数据的存储模块。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述控制模块连接，用于生成时钟信号的时钟模块；和

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块进行检测，并当所述控制模块出现故障时生成中断控制信号的看门狗模块。

上述的无人艇电源的供配电控制电路通过控制模块与外设通信设备进行实时通信，通过通信信号可改变无人艇中各个电子设备的供配电状态，进而控制模块具有较高的通信兼容性，无人艇电源的供配电状态具有较高的控制灵活性和稳定性；并且通过主控制信号可改变隔离驱动模块的电路驱动状态，以使每一个隔离驱动模块控制相应的开关控制模块输出电源信号，通过该电源信号可使无人艇的电子设备上电，则通过开关驱动信号可使无人艇实现电源供电功能，提高了无人艇中电子设备的供配电控制安全性和灵活性；因此本发明实施例中的配电控制电路具有较为简化的电路模块结构，供配电控制过程简单，可操控性较强，在控制模块的集中操控下，通过隔离驱动的方式保障电子设备的安全上电，以防止大电流对于核心电子元器件的安全冲击；供配电控制电路可根据实际需求自动输出电源信号，以保障无人艇的供电安全和运行稳定性，供配电控制电路可对于无人艇电源实现智能配电管理方式，满足了无人艇的无人化、自动化以及智能化的控制需求，通过该供配电控制电路可使无人艇电源始终保持在平稳、安全的运行状态，兼容性较强，提高了无人艇的工作效率，实用价值较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路的另一种结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的隔离驱动模块的一种电路结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的开关控制模块和电源检测模块的一种电路结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的电能采样模块的一种电路结构示意图；

图11为本发明一实施例提供的无人艇电源的供配电控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的结构示意图，通过该供配电控制电路10可对无人艇电源进行自动化配电和智能管理，以保障无人艇中的电子设备处于安全稳定的运行状态；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述供配电控制电路10包括：控制模块101、多个隔离驱动模块102以及多个开关控制模块103。

其中，控制模块101与外设通信设备20连接，用于根据外设通信设备20输出的通信信号生成主控制信号。

外设通信设备20可获取无人艇的供电需求信息，并且通过外设通信设备20输出的通信信号包含无人艇的电能分布信息和技术人员的电源控制信息，控制模块101与外设通信设备20可实现信息交互，进而通过该通信信号能够及时地改变控制模块101的工作状态，控制模块101具有较高的通信兼容性能；当控制模块101接收到该通信信号时，通过该控制模块101能够完整地解析出通信信号中的通信信息，并且控制模块101进行信号的转换，通过控制模块101输出的主控制信号包含控制信息，通过该主控制信号能够改变供配电控制电路10的供配电状态；因此本实施例中的控制模块101可根据外部通信设备20的通信信息，以实现控制模块101的集中控制功能，进而供配电控制电路10具有较高的控制灵敏性和控制稳定性，通过主控制信号保障了无人艇电源始终处于安全的可操控状态。

示例性的，外设通信设备20为无人艇的内部电子设备或者无人艇的外部电子设备，对此不做限定；比如，外设通信设备20为无人艇内部的控制开关，进而控制模块101具有较高的通信兼容性，供配电控制电路10可实现良好的控制灵活性。

多个隔离驱动模块102与控制模块101连接，用于根据主控制信号分别生成多个开关驱动信号。

其中，控制模块101将主控制信号输出至隔离驱动模块102，每一个隔离驱动模块102根据该主控制信号实现相应的隔离控制功能，通过该隔离驱动模块102改变电子元器件的工作状态；当每一个隔离驱动模块102生成并输出开关驱动信号时，该开关驱动信号包含相应的电路通断控制信息，以使供配电控制电路10可根据无人艇的供电需求输出相应的电能，隔离驱动模块102具有较高的信号转换效率，通过开关驱动信号可及时地改变供配电控制电路10的电能输出状态，进一步简化了无人艇上的电子设备的供配电控制步骤，提高了无人艇电源的供配电控制安全性和灵活性。

多个开关控制模块103分别与多个隔离驱动模块102一一对应连接，用于根据对应的开关驱动信号进行导通或者关断，且在导通时输出电源信号。

示例性的，当开关控制模块103导通时，开关控制模块103输出的电源信号的电压为24V、电流为10A，通过该电源信号可使无人艇的电子设备实现上电功能，无人艇可处于正常的航行状态，实用价值更高。

其中开关控制模块103可处于导通或者关断状态，进而控制电能的输出；每一个开关控制模块103与对应的隔离驱动模块102连接，则开关控制模块103可分别接入对应的开关驱动信号，通过开隔离驱动模块102可改变对应的开关控制模块103的通断状态，以实现开关控制模块103通断的精确控制功能，供配电控制电路10具有更高的电能状态控制精确性和稳定性；示例性的，当开关驱动信号为第一电平状态时，则开关控制模块103导通并输出电源信号；当开关驱动信号为第二电平状态时，则开关控制模块103关断并且不输出电源信号；因此本实施例通过改变开关驱动信号的电平状态以使开关控制模块103导通或者关断，操作简便，极大地提高了无人艇电源的供配电控制灵敏性和兼容性；当开关控制模块103处于不同的导通或者关断状态时，开关控制模块103可将电源信号输出至无人艇上的电子设备，以使电子设备实现上电并保持稳定的运行状态；因此通过每一个开关控制模块103能够及时改变无人艇电源的传输状态，实现了供配电控制电路10的自动供配电功能，确保供配电控制电路10能够为电子设备提供额定的电能，无人艇具有更高的航行效率和可靠性。

在图1示出供配电控制电路10的结构示意中，控制模块101具有较高的通信兼容性，控制模块101根据通信信号实现集中控制的功能，无人艇电源可根据无人艇上电子设备的电源实际需求进行供配电，供配电控制电路10具有较高的控制灵活性和可操控性，供配电控制电路10对于无人艇电源具有较高的控制响应速度和控制精度；供配电控制电路10具有较为简化的电路模块结构，操作简便，控制模块101通过隔离驱动模块102对于相应开关控制模块103的电能传输状态进行隔离控制，保障了控制模块101的控制安全性，防止开关控制模块103在进行电能传输的过程中尖峰电流/电压对于供配电控制电路10的控制安全性造成严重的损害，供配电控制电路10对于无人艇上的电子设备进行长期的电源控制，无人艇可在安全的电源条件下保持稳定的运行，无人艇电源的供配电过程具有较高的控制灵敏性和可操控性；因此本实施例可通过改变开关控制模块103的导通或者关断状态，以使得供配电控制电路10可输出相应的供电电能，提高了无人艇电源的控制效率和控制精度，供配电控制电路10可输出精确的供电电能，实现了无人艇电源的自动供配电控制功能；供配电控制电路10通过控制模块10可对于多个开关控制模块103进行智能的供配电控制和管理，以实现无人艇电源的远程控制与管理，实现了无人艇电源的无人化、智能化以及自动化控制；当无人艇兼容适用于各个不同的航行环境时，通过供配电控制电路10可保障电子设备的电源安全性和可靠性，适用范围较高，无人艇可保持在良好的运行状态，给技术人员的操作带来了极大的简便，无人艇可保持较高的航行效率和稳定性，自动化控制程度更高；有效地解决了传统技术中无人艇电源主要依靠人工手动控制，导致无人艇的电源控制安全性和稳定性较低，无法普遍适用，无人艇中的电子设备容易处于不安全的运行状态，自动化控制程度低下，无法满足无人艇的智能化控制需求，降低了无人艇电源的控制稳定性的安全性，进而使得无人艇电源无法满足智能供配电需求，适用范围较窄，实用价值较低的问题。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中的供配电控制电路10，供配电控制电路10还包括多个电源检测模块104。

其中，多个电源检测模块104分别与控制模块101及多个开关控制模块103一一对应连接，用于采集电源信号的幅值，且当检测到电源信号的幅值中的任意一项或多项超过安全设定阈值时则生成警报信号，以反馈至控制模块10。

可选的，安全设定阈值为安全设定电压或者安全设定电流；安全设定阈值为预先设定的阈值。

示例性的，当电源检测模块104检测到对应的电源检测模块104输出的电源信号的电流超过安全设定电流时，则生成警报信号；可选的，安全设定电流为20A，当电源信号的电流幅值超过20A时，则说明供配电控制电路10输出的电流幅值过大，无人艇处于极不安全的供电环境。

示例性的，当电源检测模块104检测到对应的电源检测模块104输出的电源信号的电压超过安全设定电压时，则生成警报信号；可选的，安全设定电压为48V，当电源信号的电压幅值超过48V时，则说明供配电控制电路10输出的电压幅值过大，则说明无人艇处于过压运行状态，无人艇中的电子设备会由于过压状态而遭受较大的损坏。

进而本实施例中的每一个电源检测模块104可分别监控开关控制模块103输出的电源信号的幅值，只有当开关控制模块103输出的电源信号幅值小于安全设定阈值时，无人艇中的电子设备才能够接入电能并保持稳定的运行状态；因此本实施例通过每一个电源检测模块104与对应的开关控制模块103进行通信，通过电源检测模块104能够及时获取开关控制模块103的电能输出状态，以实现供配电控制电路10对于过压/过流事件作出及时的控制响应；当检测到供配电控制电路10中任意一个或者多个开关控制模块103输出的电源信号出现过压/过流时，则电源检测模块104立即生成并输出警报信号，该警报信号包括开关控制模块103的异常电能信息，通过该警报信号通知控制模块101，以实现对于开关控制模块103的异常电源状态的及时控制响应；进而通过电源检测模块104灵敏地检测出电源信号的过压/过流状态，并且将开关控制模块103输出的电源信号的异常信息反馈至控制模块101，进而驱动控制模块101对于电源信号的过压/过流信息快速地作出相应的控制响应，极大地提高了供配电控制电路10的安全供电控制。

控制模块101还用于根据警报信号生成异常控制信号。

隔离驱动模块102还用于根据异常控制信号生成异常驱动信号。

开关控制模块103该用于根据异常驱动信号执行异常保护动作。

示例性的，异常保持动作包括开关控制模块103关断和开关控制模块103经过预设时间后关断，当开关控制模块103输出的电源信号处于异常状态，则开关控制模块103立即关断或者延时关断，以防止开关控制模块103输出的电源信号处于过压和/过流状态，避免异常的电源信号对于无人艇的电子设备造成较大的损害，开关控制模块103在异常驱动信号的驱动下及时采取保护措施，保障了供配电控制的安全性和稳定性；因此本实施例中的开关控制模块105在异常供电环境下可保持安全的运行状态，防止无人艇的电子设备处于过压/过流的运行状态，无人艇在运行过程中具有更高的物理安全性和可靠性。

在图2示出供配电控制电路10的结构示意中，电源检测模块104与开关控制模块103一一对应通信，进而通过该电源检测模块104可及时检测电源信号的异常状态，以使配电控制电路10始终能够输出稳定的供电电能；并且电源检测模块104能够及时地将电源信号的异常状态上报至控制模块101，通过控制模块101实现异常控制响应，以使供配电控制电路10输出的电源恢复稳定的状态；隔离驱动模块102根据异常控制信号实现隔离驱动的功能，异常驱动信号包括异常驱动信息，通过该异常驱动信息可驱动开关控制模块103处于安全的电源输出状态，进而隔离驱动模块102具有较高的信号转换效率和信号传输效率，供配电控制电路10可始终输出安全的电能；通过隔离驱动模块102控制开关控制模块103采取异常保护措施，提高了无人艇电源的异常处理效率，无人艇可始终处于安全的电能供应状态，适应范围更广。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图2中的供配电控制电路10，供配电控制电路10还包括至少一个电源输入接口105。

其中，电源输入接口105与多个电源检测模块104连接，用于输出第一稳压信号。

可选的，每一个电源输入接口105与电源检测模块104一一对应连接，即每一个电源输入接口105只将第一稳压信号输出至电源检测模块104，进而通过电源输入接口105可对于每一个电源检测模块104的电源状态进行单独操控，提升了电源检测模块104的工作状态的控制精度和电源安全性。

可选的，每一个电源输入接口105与两个或者两个以上的电源检测模块104连接，电源输入接口105与电源检测模块104之间具有一对多的连接关系；示例性的，参照图3，一个电源输入接口105可连接两个电源检测模块104，进而通过一个电源输入接口105可同时向两个电源检测模块104进行供电；采用一对多的连接方式不但可以使电源检测模块104接入稳定的电能并保持安全的运行状态，而且极大地提高了电源检测模块104的充电效率，电源输入接口105具有更高的电能分配效率，电源检测模块104的供电成本更低，简化了供配电控制电路10的电路模块结构，通过电源输入接口105减少了第一稳压信号的电能损耗；供配电控制电路10的内部电源具有更高的安全性和可操控性。

作为一种优选的实施方式，电源输入接口105还用于实现ESD(Electro Staticdischarge，静电阻抗)防浪涌功能，由于电源检测模块104通过电源输入接口105进行充电的过程中，电源输入接口105在传输电能的过程中会出现一定程度的静电，这种静电会导致电源检测模块104接入电能产生不稳定的限定，损害供配电控制电路10的电源供配电控制安全性；因此本实施例中的电源输入接口105采用EDS防护设计，进一步提升了电源检测模块104的电能安全性，电能检测模块104可在安全的状态检测电源信号的过压/过流状态，电源输入接口105具有更高的电能输出效率。

示例性的，电源输入接口105与外部电池连接，外部电池存储直流电能，电源输入接口105接入外部电池的电能，并且实现稳压处理后得到第一稳压信号，电源检测模块104可持续性地接入稳定的电能，保障了自身的供电安全性和可靠性，电源输入接口105具有较高的电能兼容性和电源转换性能，电源检测模块104可在各个外界环境中实现对于电能实时传输的功能，提升了供配电控制电路10的供配电控制的灵活性和适应范围。

可选的，第一稳压信号包含3.3V直流电能，通过该第一稳压信号可使电源检测模块104处于安全的运行状态，进而每一个电源检测模块104可接入直流电能，电源检测模块104可在各个不同的环境中对于开关控制模块103输出的电源信号进行精确的检测，供配电控制电路10具有更高的供配电控制安全性和可靠性，使用范围更广；因此本实施例中的电源输入接口105采用独立的电源供应，隔绝了供配电控制电路10中其它电路模块得电时产生的电气干扰，维护了电源检测模块104的工作安全性和工作稳定性；每一个开关控制模块103输出的电源信号可始终处于安全范围，极大地维护了无人艇内部电子设备的物理安全性，供配电控制效率更高。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中的供配电控制电路10，供配电控制电路10还包括：隔离电源模块106、后备电池模块107以及电能采样模块108。

其中，隔离电源模块106与控制模块101连接，用于输出第二稳压信号。

可选的，隔离电源模块106包括第一电源隔离单元和第二电源隔离单元，第二稳压信号包括第一直流信号和第二直流信号；其中第一电源隔离单元输出第一直流信号，第二电源隔离单元输出第二直流信号；示例性的，第一直流信号包含12V直流电能，第二直流信号包含3.3V直流电能，进而结合第一电源隔离单元和第二电源隔离单元可直接向控制模块101提供稳定的直流电能，并保持控制模块101的良好运行状态，通过该控制模块101可使供配电控制电路10实现安全的供配电控制功能，增强了控制模块101的可靠性和适应范围，控制模块101可始终处于兼容的控制状态下，供配电控制电路10在不同的环境中对于无人艇电源进行灵活的操控和自适应调节，无人艇的远程操控性能更强。

后备电池模块107与控制模块10连接，用于当第二稳压信号中断时，则输出备用电能信号。

当第二稳压信号未中断时，则后备电池模块107不输出备用电能信号，此时控制模块10依靠隔离电源模块106进行供电。

可选的，后备电池模块107包括锂电池，锂电池可存储大容量的电能，当隔离电源模块106出现异常掉电事件时，则通过后备电池模块107继续对控制模块101进行供电，控制模块101具有更高的供电安全性，在控制模块101的集中控制下，供配电控制电路10可自动保障无人艇的电能安全性能；由于无人艇在航行的过程中容易遭受大自然灾害的影响，因此隔离电源模块106输出的电能容易被异常中断，那么控制模块101遭遇异常掉电事件，本实施例中的后备电池模块107可在隔离电源模块106发生异常掉电时仍然向控制模块101进行供电，保障了控制模块101的充电安全性和持续性，供配电控制电路10的供配电控制性能具有更高的抗干扰性能，无人艇航行的物理安全级别更高；因此本实施例结合隔离电源模块106和后备电池模块107实现了对于控制模块101充电安全的双保障功能，控制模块101具有更高的控制精度。

电能采样模块108与控制模块101连接，用于对控制模块101接入的电能进行采样得到采样电压，并根据采样电压和参考基准电压对控制模块10进行欠压保护。

可选的，参考基准电压为控制模块101的安全工作电压，并且参考基准电压为预先设定；示例性的，参考基准电压预先存储在电能采样模块108内部；或者参考基准电压由参考基准模块生成，参考基准模块将参考基准电压输出至电能采样模块108，进而电能采样模块108可对于控制模块101的电能状态进行实时采样，并且采样结果具有极高的可信度。

参照上文，通过隔离电源模块106或者后备电池模块107对控制模块101进行供电，那么控制模块101接入的电能会存在一定的波动性，若控制模块101接入的电能波动过大，这会损害控制模块101内部电子元器件的物理安全性；因此本实施例通过电能采样模块108实时采集控制模块101的电能运行情况，进而判断出控制模块101接入的电能是否处于欠压状态；具体的，当电能采样模块108获取到控制模块101的电能信息时，电能采样模块108可输出相应的采样电压，通过该采样电压可精确地获知控制模块101接入的电能实际幅值，并且电能采样模块108根据采样电压和参考基准电压这两者的差异得到控制模块101是否处于欠压的电能状态，实现了对于控制模块101的电能安全的实时监控功能，以保障无人艇电源的供配电控制过程的安全性；示例性的，通过采样电压的幅值得到控制模块101接入的电能是否处于欠压状态，若采样电压小于参考基准电压，则说明控制模块101接入的电能的幅值小于控制模块101的安全工作电压，则说明控制模块101处于欠压运行状态，供配电控制电路10无法实现安全控制的功能；相反若采样电压大于或者等于参考基准电压，则说明控制模块101可接入安全的电能，并且控制模块101能够保持正常的运行状态，控制模块101接入的电能可使供配电控制电路10处于额定的工作状态；因此本实施例通过对于控制模块101接入的电能进行灵敏的采样，根据采样结果精确地判断出控制模块101的电能安全性能，控制模块101可始终处于额定的运行状态，保障了供配电控制电路10对于无人艇电源的安全供配电控制功能，控制模块101的物理安全性能更高。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中的供配电控制电路10，图5中供配电控制电路10还包括通信模块109。

其中，通信模块109连接于控制模块101与外设通信设备20之间，用于进行通信。

通信模块109可实现控制模块101和外设通信设备20之间的兼容数据传输功能，保障通信信号的传输效率和传输质量，外设通信设备20可将通信信号快速地传输至控制模块101，控制模块101根据通信信号实现相应供配电控制功能，极大地保障了控制模块101的控制效率和控制精确性，在通信信号的驱动下，控制模块101可对无人艇电源进行自动供配电控制功能，控制模块101具有较高的控制稳定性和灵活性；因此本实施例中的控制模块101与外设通信设备20保持良好的信号通信功能，供配电控制电路10可在各个环境中可对无人艇电源进行灵活的操控，适用范围更广，控制模块101具有更高的可操控性和稳定性，通过通信模块109颗极大地提高供配电控制电路10的内部信号传输质量和通信兼容性能，控制模块101对于无人艇电源实现自适应的调控功能。

作为一种可选的实施方式，通信模块109包括：至少一路CAN接口，至少一路RS232接口以及至少一路RS485接口。

需要说明的是，CAN接口采用串行通信方式，其可支持分布式控制和实时控制的串行通信方式，CAN接口中的数据传输可保持最短的传输时间，并且CAN接口可对数据进行编码后实现两个电路模块之间的点对点通信，实现了通信信号传输的可靠性和实时性；RS232接口采用数据异步传输方式，通信的双方设备都采用标准接口，保障了数据在不同电路模块之间的传输完整性，并且RS232接口规范了数据传输的协议，通信信号可在不同的通信环境中保持兼容传输性能，数据的收发方式具有极高的适用范围，不同电路模块之间的信号传输具有较高的可扩展性，降低了信号通信的成本；RS485接口采用差分逻辑的信号传输方式，信号在RS485接口进行半双工传输或者全双工传输，不同的电路模块之间可实现匹配通信功能，并且实现多点通信方式，不同电路模块之间具有较高的信号通信容量，提高了电路系统的灵活性和可操控性，RS485接口在传输数据过程中完成信号在不同通信环境中的转换功能，完全屏蔽外界噪声信号对于信号传输质量的干扰，避免了通信信号在传输过程中的失真问题，RS485接口具有较高的通信信号传输精度和电路控制效果。

因此本实施例中的通信模块109可实现不同类型的通信方式，控制模块101在不同环境中与外设通信设备20实现信号通信功能，保障了通信信号的兼容传输功能，满足了供配电控制电路10的各种通信控制需求；控制模块101采用各种通信接口与外设通信设备20之间进行高效的数据传输功能，提高了控制模块101的适应范围和兼容性，通信信号在供配电控制电路10与外设通信设备20之间的传输质量较高，通信的兼容性较高；供配电控制电路10适用于各个通信环境，并且对于无人艇电源进行实时的控制，提升了供配电控制电路10的供配电控制稳定性和可靠性，控制模块101根据无人艇中电子设备的实际供电需求改变自身的工作状态，控制响应速度更高。

作为一种可选的实施方式，图6示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中的供配电控制电路10，图6中的供配电控制电路10还包括复位模块110和编码模块111。

其中，复位模块110与控制模块101连接，用于生成复位信号。

复位模块110具有复位信号生成功能，当控制模块101接收到该复位信号时，通过该复位信号使控制模块101实现复位操作，保障控制模块101的工作安全性和稳定性；在控制模块101实现供配电控制的过程中，通过复位操作可排除控制模块101的内部异常事件，控制模块101可迅速地恢复至稳定的工作状态，保障了控制模块101中内部电子元器件的物理安全性，控制模块101实时接入电能并维持正常的无人艇电源控制功能，供配电控制电路10实现最佳的供配电控制性能，实用价值更高。

编码模块111与控制模块101连接，用于对控制模块101进行地址编码。

其中当控制模块101进行地址编码后，控制模块101具有特定的地址标识，对于供配电控制电路10的供配电控制功能可进行现场识别与设置，提升了供配电控制电路10的精确控制功能，通过该编码模块111对于控制模块101进行实时地址编码，无人艇电源的控制功能具有更高的目的性和可操控性，控制模块101根据技术人员的操作指令对于无人艇的电源进行灵活调控，无人艇的运动状态可满足技术人员的控制需求，给技术人员带来更高的使用体验。

作为一种可选的实施方式，图7示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中的供配电控制电路10，图7中的供配电控制电路10还包括：存储模块112、时钟模块113以及看门狗模块114。

其中，存储模块112与控制模块101连接，用于根据主控制信号存储控制模块101的工作数据。

可选的，存储模块112为RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者ROM(Read Only Memory，只读存储器)，存储模块112具有较高的数据存储性能，通过该储能模块112可实时存储大容量的工作数据，有助于无人艇电源的供配电控制安全性和电源智能管理功能。

存储模块112可实现数据存储的功能，当控制模块101进行供配电控制过程中，控制模块101接入外设通信设备20的通信数据，并且将控制信号输出至多个隔离驱动模块102，因此控制模块101可实现集中控制的功能，主控制信号包含控制模块101的工作数据，通过该工作数据能够实时获取控制模块101的实际工作状态，供配电控制电路10的供配电控制功能具有更高的安全控制性能；存储模块112可保留相关的历史数据，以记录控制模块101的工作状态和无人艇的航行状态，为无人艇的供配电故障检测提供诊断数据，供配电控制电路10具有较高的数据存储性能，确保了无人艇的控制稳定性。

时钟模块113与控制模块101连接，用于生成时钟信号。

其中时钟模块113可向控制模块101提供时钟信息，控制模块101具有较高的日期精度，以保障控制模块101的控制精确性和稳定性；通过该时钟信号可设置控制模块101的系统时间信息，供配电控制电路10在各个通信环境中保持灵活的供配电控制功能，并且通过该时钟信号可对于控制模块101的内部信号转换功能进行校正和补偿，供配电控制电路10对于无人艇上的电子设备实现高精度的供配电控制功能，控制模块101的供配电控制功能具有更高的兼容适应性能。

看门狗模块114与控制模块101连接，用于对控制模块101进行检测，并当控制模块101出现故障时生成中断控制信号。

当看门狗模块114并未检测到控制模块101的故障时，则看门狗模块114不生成中断控制信号，此时控制模块101处于正常的控制状态。

示例性，控制模块101出现故障包括：控制模块101出现物理损害、控制模块101的通信中断、以及控制模块101出现信号转换误差，进而本实施例中的看门狗模块114对于控制模块101的各种故障进行全方位的检测，以使控制模块101实现更加全面的电路控制功能，供配电控制电路10的供配电控制安全级别更高。

其中看门狗模块114与控制模块101实现信息通信，控制模块101可实时获取控制模块101的运行信息，并且判断出控制模块101是否发生故障，若控制模块101出现故障，则看门狗模块114立即生成中断控制信号，该中断控制信号包括中断控制信息，该中断控制信号用于使控制模块101停止，进而防止控制模块101在故障状态下继续运行，极大地保障了控制模块101的物理安全性能；因此通过看门狗模块114可及时地监控控制模块101的故障状态，当控制模块101出现故障时，则立即对控制模块101采取故障保护措施，以使控制模块101能够在正常状态下发挥配电控制功能，无人艇在安全的运行状态下按照技术人员的实际需求执行相应的工作任务，提高了无人艇的供配电控制安全性和工作效率，供配电控制电路10可对控制模块101的故障状态进行精确的检测和控制响应，避免了控制模块101的故障状态对于无人艇的物理安全造成过大的损害。

作为一种可选的实施方式，图8示出了本实施例提供的隔离驱动模块102的具体电路结构，请参阅图8，隔离驱动模块102包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第一开关管Q1以及光耦器件TL1。

其中，第一电阻R1的第一端接控制模块101，第一电阻R1的第二端接光耦器件TL1的负极电源输入端，光耦器件TL1的正极电源输入端接第一直流电源V1，可选的，第一直流电源V1为1V～100V直流电源，通过第一直流电源V1可将直流电能输出至光耦器件TL1，以使光耦器件TL1处于额定的工作状态。

光耦器件TL1的信号正极输出端和第二电阻R2的第一端共接于第一开关管Q1的控制端，光耦器件TL1的信号负极输出端和第一开关管Q1的第一导通端共接于地GND。

第二电阻R2的第二端和第一二极管D1的阴极共接于第二直流电源V2，可选的，第二直流电源V2为1V～100V直流电源，第二直流电源V2输出的直流电能可使隔离驱动模块102稳定地输出开关驱动信号。

第一二极管D1的阳极和第一开关管Q1的第二导通端共接于开关控制模块103，进而将开关驱动信号输出至开关控制模块103。

可选的，第一开关管Q1为三极管或者MOS管；示例性的，当第一开关管Q1为三极管时，三极管的基极为第一开关管Q1的控制端，三极管的发射极为第一开关管Q1的第二导通端，三极管的集电极为第一开关管Q1的第一导通端，进而隔离驱动模块102具有较为简化的电路结构。

在图8示出隔离驱动模块102的电路结构中，光耦器件TL1和第一开关管Q1分别采用第一直流电源V1和第二直流电源V2进行供电，其中光耦器件TL1可起到隔离驱动的功能，示例性的，光耦器件TL1的型号为TLP181，并且光耦器件TL1可接入直流电能，并实现内部发光二极管的发光作用，光耦器件TL1可输出不同幅值的电压信号，进而实的隔离驱动模块102实现隔离驱动的功能。

具体的，当光耦器件TL1接入主控制信号时，光耦器件TL1可将不同的幅值的电压输出至第一开关管Q1的控制端；当光耦器件TL1的信号正极输出端输出的电压具有不同幅值时，第一开关管Q1的第一导通端和第二导通端之间进行导通或者关断，进而隔离驱动模块102输出相应的开关驱动信号；通过主控制信号的电平状态可改变光耦器件TL1的电源输入端的电能输入状态，示例性的，当主控制信号为高电平时，光耦器件TL1的电源输入端关断，光耦器件TL1的内部发光二极管关断，光耦器件TL1的信号正极输出端和光耦器件TL1的信号负极输出端都为高组态，第一开关管Q1的控制端的电平经过第二电阻R2被第二直流电源V2拉高，第一开关管Q1进入截止状态，此时隔离驱动模块102与开关控制模块103之间处于关闭状态；当主控制信号为低电平时，光耦器件TL1的电源输入端开启，光耦器件TL1内部的发光二极管导通并发光，光耦器件TL1的信号正极输出端和光耦器件TL1的信号负极输出端都为低组态，，第一开关管Q1的控制端的电平经过光耦器件TL1被拉低，第一开关管Q1进入导通状态，隔离驱动模块102与开关控制模块103之间处于开启状态；因此本实施例通过光耦器件TL1来实现主控制信号的隔离驱动功能，控制的响应速度较快，精确性较高，实现了对于无人艇电源的安全供配电控制功能，无人艇上的电子设备可接入额定的电能，有利于提高控制模块101的控制安全性和兼容性。

作为一种可选的实施方式，图9示出了本实施例提供的开关控制模块103和电源检测模块104的具体电路结构，请参阅图9，开关控制模块103包括继电器K1，继电器K1的线圈接隔离驱动模块102，通过继电器K1的线圈控制继电器K1的开关的导通或者关断，并且在继电器K1的开关导通时，继电器K1的开关可输出稳定的供电电源，以使无人艇上的电子设备实现上电功能；因此本实施例通过开关驱动信号改变继电器K1的开关的导通或者关断状态，以实现供配电控制功能，开关控制模块103具有较为简化的电路结构，进一步提高了无人艇电源的供配电控制响应速度和控制精度，供配电控制电路10可将额定的电能实时输出至无人艇的各个电子设备，提高了无人艇的工作效率。

其中，电源检测模块104包括：霍尔传感芯片U1、第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3，霍尔传感芯片U1的电压驱动管脚IP+接入电压驱动信号，通过电压驱动信号可使霍尔传感芯片U1保持在稳定的霍尔电流检测功能，霍尔传感芯片U1的电流检测管脚IP-接开关控制模块103，进而霍尔传感芯片U1的电流检测管脚IP-能够实时获取开关控制模块103的电流信息。

霍尔传感芯片U1的电源管脚和第二电容C2的第一端共接于第三直流电源V3，可选的，第三直流电源V3为1V～10V直流电源，通过第三直流电源V3输出的直流电能可使霍尔传感芯片U1处于安全、稳定的工作状态。

霍尔传感芯片U1的信号输出管脚VOUT和第三电容C3的第一端共接于控制模块101，进而霍尔传感芯片U1的信号输出管脚VOUT将检测结果传输至控制模块101，控制模块101可对于供电电源的过压/过流状态进行反馈控制，保障供配电控制电路10的安全性。

霍尔传感芯片U1的电流滤波管脚FILTER接第一电容C1的第一端，通过电流滤波管脚FILTER可使霍尔传感芯片U1实现稳定的电流检测功能，提高了开关控制模块103输出的电能安全性。

第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端及霍尔传感芯片U1的接地管脚共接于地GND。

示例性的，霍尔传感芯片U1的型号为ACS715LLCTR-20A-T；因此本实施例中的电源检测模块104将霍尔传感芯片U1串接在电流反馈回路中，可实施检测开关控制模块103的电流信息，并输出相应的信号，检测的精度和实效性极高，有利于提升控制模块101对于供电电源的过压/过流的控制响应性能，防止供配电控制电路10输出异常的电源，电流检测模块104可精确地探测出供电电源的异常状态。

作为一种可选的实施方式，图10示出了本实施例提供的电能采样模块108的具体电路结构，请参阅图10，电能采样模块108包括：电压采样芯片U2、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及第一电感L1。

其中，电压采样芯片U2的电源驱动管脚COM接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端、电压采样芯片U2的接地管脚及第四电容C4的第一端共接于地GND，电压采样芯片U2通过电源驱动管脚COM可接入基准电压信息。

第四电容C4的第二端和第四电阻R4的第一端共接于电压采样芯片U2的基准电压输入管脚REF，第四电阻R4的第二端接入参考基准电压，因此电压采样芯片U2根据参考基准电压判断出控制模块101的电能安全状态。

可选的，电压采样芯片U2的信号传输管脚接外部的移动终端，其中，电压采样芯片U2的信号传输管脚包括SDA和SCL，进而电压采样芯片U2可将控制模块101的电能采样结果输出至外部的移动终端，电压采样芯片U2具有较高的通信兼容性能和信号传输效率。

其中，第一电感L1的第一端、第五电容C5的第一端、第五电阻R5的第一端及第六电阻R6的第一端共接于第四直流电源V4，可选的，第四直流电源V4为1V～10V直流电源，第一电感L1的第二端、第六电容C6的第一端及第七电容C7的第一端共接于电压采样芯片U2的电源管脚，第六电容C6的第二端和第七电容C7的第二端共接于地GND，第五电容C5的第二端接地GND，第六电阻R6的第二端接电压采样芯片U2的第一信号传输管脚SDA，第五电阻R5的第二端接电压采样芯片U2的第二信号传输管脚SCL；进而通过第四直流电源V4输出的直流电能可使电压采样芯片U2保持稳定的工作状态，并且使得电压采样芯片U2能够及时地将电压采样结果进行兼容输出，信号传输的效率更高。

电压采样芯片U2的电压采样管脚通过一电阻接控制模块101，示例性的，电压采样芯片U2的电压采样管脚包括：CH0、CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6以及CH7；进而电压采样芯片U2能够精确地采集控制模块101的电压信息，电压采样的精度较高。

作为一种优选的实施方式，如图10所示，其中电能采样模块108还包括过压保护单元1081，过压保护单元1081连接在电压采样芯片U2的电压采样管脚与控制模块101之间，通过过压保护单元1081对于电压采样芯片U2的电压采样管脚进行过压保护，以防止电压采样芯片U2的电压采样管脚对于控制模块101接入的电能进行采样的过程中，电压采样芯片U2的电压采样管脚接入的电压超过其安全阈值；具体的，过压保护单元1081包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第八电容C8以及TVS管T1。

第八电阻R8的第一端用于接控制模块101，第八电阻R8的第二端、第八电容C8的第一端、第七电阻R7的第一端以及TVS管T1的第一端用于接电压采样芯片U2的电压采样管脚，第八电容C8的第二端、第七电阻R7的第二端以及TVS管T1的第二端共接于地GND。

在过压保护单元1081中，通过调节第七电阻R7和第八电阻R8之间的分压比，进而可控制电压采样芯片U2的电压采样管脚接入的电压值，TVS管T1具有稳压和防止过压的功能，进而确保了电压采样芯片U2的内部物理安全。

示例性的，电压采样芯片U2的型号为ADS7828EIPWRQ1，进而本实施例中的电能采样模块108通过电压采样芯片U2可对于控制模块101的电能状态进行精确的检测，检测的结果准确率较高，电路结构简单，实现了对于控制模块101的精确欠压保护功能，供配电控制电路10具有更高的兼容性和实用价值。

图11示出了本实施例提供的无人艇电源的供配电控制装置80的结构示意，请参阅图11，供配电控制装置80包括如上所述的无人艇电源的供配电控制电路10和焊盘801，其中供配电控制电路10上的电子元器件焊接在焊盘801的表面，焊盘801可实现无人艇电源的智能化管理功能；优选的，焊盘801采用铜箔设计，该铜箔具有预设的宽度和预设的厚度，并且铜箔使用镀锡设计，由于锡膏的导电性能较强，内阻很小，进而供配电控制电路10具有更小的电能损耗；供配电控制电路10的内部信号具有更高的传输效率和传输质量，有利于提升供配电控制电路10的智能供配电管理功能，无人艇电源的控制精度更高；供配电控制装置80具有更高的适用范围，极大地保障了无人艇的物理安全性能和远程操控灵活性。

综上所述，本发明实施例中的无人艇电源的供配电控制电路10可对于无人艇上的电子设备进行自动供配电控制，以使电子设备接入额定的电能，并使得无人艇保持安全、稳定的运行状态，技术人员可实时远程控制无人艇的状态，提升了无人艇的工作效率和控制灵活性；因此本实施例中的供配电控制电路10保障了无人艇的供电安全，又使无人艇电源的供配电方式实现了自动化、智能化以及无人化，符合了无人艇的智能控制发展需求，这将对无人艇电源的智能配电控制技术的发展起到积极的作用，将产生重要的工业生产价值。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人艇电源的供配电控制电路，其特征在于，包括：

与外设通信设备连接，用于根据所述外设通信设备输出的通信信号生成主控制信号的控制模块；

与所述控制模块连接，用于根据所述主控制信号分别生成多个开关驱动信号的多个隔离驱动模块；以及

分别与多个所述隔离驱动模块一一对应连接，用于根据对应的所述开关驱动信号进行导通或者关断，且在导通时输出电源信号的多个开关控制模块。

2.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

分别与所述控制模块及多个所述开关控制模块一一对应连接，用于采集所述电源信号的幅值，且当检测到所述电源信号的幅值中的任意一项或多项超过安全设定阈值时则生成警报信号，以反馈至所述控制模块的多个电源检测模块。

3.根据权利要求2所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与多个所述电源检测模块连接，用于输出第一稳压信号的至少一个电源输入接口。

4.根据权利要求2所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与所述控制模块连接，用于输出第二稳压信号的隔离电源模块；

与所述控制模块连接，用于当所述第二稳压信号中断时，则输出备用电能信号的后备电池模块；以及

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块接入的电能进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压和参考基准电压对所述控制模块进行欠压保护的电能采样模块。

5.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

连接于所述控制模块与所述外设通信设备之间，用于进行通信的通信模块。

6.根据权利要求5所述的供配电控制电路，其特征在于，所述通信模块包括：至少一路CAN接口，至少一路RS232接口以及至少一路RS485接口。

7.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与所述控制模块连接，用于生成复位信号的复位模块。

8.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块进行地址编码的编码模块。

9.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与所述控制模块连接，用于根据所述主控制信号存储所述控制模块的工作数据的存储模块。

10.根据权利要求1所述的供配电控制电路，其特征在于，还包括：

与所述控制模块连接，用于生成时钟信号的时钟模块；和

与所述控制模块连接，用于对所述控制模块进行检测，并当所述控制模块出现故障时生成中断控制信号的看门狗模块。