CN111987767B - 一种智能断电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能断电控制系统。所述智能断电控制系统包括电池通断执行电路、断电控制电路和负载及输出反馈电路；所述断电控制电路包括急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元以及状态判定单元；状态判定单元用于在接收到负载及输出反馈电路的信号时发送信号至隔离驱动单元；急停微分控制单元用于在第一开关闭合下第二开关恢复闭合状态时发送信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元用于接收到急停微分控制单元或状态判定单元的信号时，控制电源开关控制单元断路；电源开关控制单元用于在第一开关与第二开关闭合且未接受到隔离驱动单元的断路信号时，控制第三开关闭合。

Description

一种智能断电控制系统

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，具体涉及一种智能断电控制系统。

背景技术

柴油机组、汽油机组或焊接工作站等大都需要用到蓄电池进行启动并维持工作过程中电能供应，蓄电池的电能有效(能效)管理很重要，如果蓄电池亏电导致机器启动不了，将会耽误工期并造成人力物力损失。蓄电池在不用时，正负极中的任意一极从回路中断开就可避免蓄电池产生不必要的外部放电，最大限度实现电能保持不变。蓄电池为柴油机组、汽油机组或焊接工作站等供电时，供电回路中一般包括两个开关，电门开关和紧急急停开关，一般情况下，紧急急停开关处于闭合状态，此时闭合电门开关，蓄电池即可为负载(柴油机组、汽油机组或焊接工作站等的低压控制回路，例如控制器、显示单元、或电磁阀等)供电；柴油机组需要紧急暂停时，断开紧急急停开关，即可切断电池供电。

但柴油机组、汽油机组或焊接工作站等在使用过程中，很有可能遇到以下几种情况造成蓄电池电能损失，(1)电门开关闭合后，若负载未正常启动或负载启动一段时间后停止运行，此时未关闭电门开关，则会造成电池电量的浪费；例如操作人员的疏忽，在电门开关打开后机器没启动的情况下，忘记关电门开关了，则蓄电池一直处于放电状态；或柴油机或汽油机组运行过程中由于报警或缺少燃油自动关机了，但工作人员不在现场的情况下，此时电门钥匙一直处于开通状态，造成蓄电池放电(柴油机等的高压运行回路未正常运行，但低压控制回路持续消耗电能)；(2)柴油机或汽油机组一般都安装有紧急急停开关，有些操作人员不按照正常关机程序关机或其他原因导致无法按照正常程序关机，按下紧急急停开关关机，柴油机或汽油机停止运转了，然后在未断开电门开关时又将紧急急停开关恢复到正常状态，这时蓄电池处于放电状态。上述误操作或负载故障均会造成电池电量损失的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的误操作或负载故障造成的电池电量损失的现象，提供一种智能断电控制系统，在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种智能断电控制系统，包括电池通断执行电路、断电控制电路和负载及输出反馈电路；

所述电池通断执行电路包括电池、第一开关、第二开关与第三开关；

所述断电控制电路包括急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元以及状态判定单元；所述负载及输出反馈电路用于控制负载运行及监测反馈负载的运行状态至状态判定单元；状态判定单元用于在接收到负载及输出反馈电路的信号时发送信号至隔离驱动单元；急停微分控制单元用于在第一开关闭合下第二开关恢复闭合状态时发送信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元用于接收到急停微分控制单元或状态判定单元的信号时，控制电源开关控制单元断路；电源开关控制单元用于在第一开关与第二开关闭合且未接受到隔离驱动单元的断路信号时，控制第三开关闭合。智能断电控制系统在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

优选地，所述断电控制电路的输入端经第一开关、第二开关与电池正极连接，断电控制电路的输出端与第三开关的第一输入端连接，第三开关的第一输出端与电池负极连接，第二开关的第一输出端与负载及输出反馈电路的输入端连接，负载及输出反馈电路的第一输出端与第三开关的第二输入端连接，第三开关的第二输出端与电池负极连接；第二开关的第二输出端与电源开关控制单元的第一输入端连接，电源开关控制单元的输出端与第三开关的第一输入端连接；负载及输出反馈电路的第二输出端经状态判定单元与隔离驱动单元的第一输入端连接，隔离驱动单元的输出端与电源开关控制单元的第二输入端连接；第二开关的第三输出端与急停微分控制单元的输入端连接，急停微分控制单元的输出端与隔离驱动单元的第二输入端连接。信号按上述描述过程传递，以实现智能断电控制系统在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

优选地，所述智能断电控制系统，还包括定时单元与用于提供电能的电源储能单元；状态判定单元的输出端经定时单元与隔离驱动单元的第一输入端连接；第二开关的第四输出端经电源储能单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元连接；所述定时单元用于判断状态判定单元的输出信号是否达到预设条件；

所述电源储能单元包括第一单元和第二单元；第一单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元以及隔离驱动单元连接；第二单元分别与定时单元以及状态判定单元连接。通过定时单元实现了对信号抖动干扰的排除，控制更准确更符合实际应用场景；通过储能单元供电，为各单元的稳定运行提供保障。

优选地，所述电池通断执行电路还包括第三二极管，第一开关为电门开关，第二开关为紧急急停开关，第三开关为电磁式电源开关；电池正极经第一开关与第二开关的一端连接，第二开关的另一端分别与断电控制电路的输入端和负载及输出反馈电路的输入端连接，断电控制电路的输出端与第三开关的磁芯侧的一端连接，第三开关磁芯侧的另一端与电池负极连接，第三开关的开关侧的一端与机壳连接，第三开关的开关侧的另一端分别与电池的负极和地连接；第三二极管的正极与第三开关磁芯侧的另一端连接，第三二极管的负极与第三开关磁芯侧的一端连接。电池通断执行电路结构简单，便于实现。

优选地，所述负载及输出反馈电路包括负载以及取样绕组；负载的一端与第二开关的另一端连接；取样绕组的一端与断电控制电路的状态判定单元的输入端连接；负载以及取样绕组的另一端与机壳连接。通过取样绕组采集负载运行状态，电路结构简单，便于实现。

优选地，所述电源储能单元的第一单元包括第一二极管和第一电容，第二单元包括第六二极管和第七电容；第二开关的另一端分别与二极管和第六二极管的正极连接；第一二极管的负极分别与第一电源接口和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；第六二极管的负极分别与第二电源接口和第七电容的一端连接，第一电容的另一端与机壳连接。第一单元和第二单元分别为各自的相应模块供电，保障电路的稳定运行。

优选地，所述电源开关控制单元包括第四电阻、第五电阻、第三电容、第二二极管、继电器以及N沟增强型场效应管；第一电源接口与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端分别与场效应管的栅极和第三电容的一端连接，第三电容的另一端和场效应管的源极均接地，场效应管的漏极分别与第二二极管的正极和继电器磁芯侧的一端连接，继电器开关侧的一端与第三开关的磁芯侧的一端连接，继电器磁芯侧的另一端、继电器开关侧的另一端以及第二二极管的负极均与第二开关的另一端连接。电源开关控制单元结构简单，便于实现，能稳定可靠的控制第三开关的通断。

优选地，所述状态判定单元包括第四二极管，第四电容，第六电阻至第十一电阻以及第一比较器；第四二极管的正极与取样绕组连接，第四二极管的负极分别与第四电容的一端和第六电阻至第十一电阻的一端连接，第六电阻和第七电阻的另一端均与第二电源接口连接，第四电容的另一端、第八电阻和第九电阻的另一端均与机壳连接，第十电阻的另一端与第一比较器的正相输入端连接，第十一电阻的另一端与第一比较器的反相输入端连接，第一比较器的电源端分别与第二电源接口和第六电容的一端连接，第六电容的另一端接地，第一比较器的输出端与定时单元的输入端连接。通过简单的电路结构实现对负载运行状态的判断。

优选地，所述定时单元包括第十二电阻至第十七电阻，第五二极管，第五电容以及第二比较器；第五二极管的负极与第一比较器的输出端连接，第五二极管的正极分别与第五电容的一端和第十二电阻至第十七电阻的一端连接，第十二电阻和第十四电阻的另一端均与第二电源接口连接，第五电容的另一端、第十三电阻和第十五电阻的另一端均与机壳连接，第十七电阻的另一端与第二比较器的正相输入端连接，第十六电阻的另一端与第二比较器的反相输入端连接，第二比较器的输出端与隔离驱动单元的输入端连接。采用RC充电电路实现定时，电路结构简单，便于实现。

优选地，所述隔离驱动单元包括第十八电阻、第十九电阻、第八电容、光耦合器、第二电阻、第三电阻、第二电容以及可控硅；第十八电阻的一端与第二比较器的输出端连接，第十八电阻的另一端分别与第十九电阻的一端、第八电容的一端以及光耦合器的原边的输入端连接，第十九电阻的另一端、第八电容的另一端以及光耦合器的原边的输出端均与机壳连接；光耦合器的副边的输入端与第一电源接口连接，光耦合器的副边的输出端分别与急停微分控制单元的输出端、第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第二电容的一端和可控硅的门极连接，第二电阻的另一端、第二电容的另一端和可控硅的阴极分别接地，可控硅的阳极经电源开关控制单元与第一电源接口连接；通过隔离驱动单元实现对电源开关控制单元的控制，使智能断电控制系统在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

所述急停微分控制单元包括第二开关、第九电容、第一电阻，第十电容、第二十电阻以及第三NPN三极管；第九电容的一端与第二开关的另一端连接，第九电容的另一端分别与第一电阻的一端、第三NPN三极管的集电极和第三电阻的一端连接，第一电阻的另一端和第三NPN三极管的发射极分别接地，第二开关的一端经第十电容和第二十电阻与第三NPN三极管的基极连接。通过急停微分控制单元控制隔离驱动单元，进一步实现对电源开关控制单元的控制，确保电门开关闭合时闭合急停开关的错误操作情况下，系统将自动切断电池负极，防止电池放电。

与现有技术相比，本发明的有益效果：在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。当负载的高压运行回路断开，负载未正常运行时，负载及输出反馈电路输出信号至状态判定单元；状态判定单元接收到输出信号后，输出信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元控制电源开关控制单元断路，此时第三开关断开，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

附图说明：

图1为本发明示例性实施例1的智能断电控制系统的系统框图；

图2为本发明示例性实施例2的智能断电控制系统的系统框图；

图3为本发明示例性实施例2的智能断电控制系统的详细系统框图；

图4为本发明示例性实施例2的智能断电控制系统的电路图；

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种智能断电控制系统，包括电池通断执行电路、断电控制电路和负载及输出反馈电路；所述断电控制电路包括急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元以及状态判定单元；所述电池通断执行电路包括电池、第一开关、第二开关与第三开关，电池正极经第一开关、第二开关与断电控制电路的输入端连接，断电控制电路的输出端与第三开关的第一输入端连接，第三开关的第一输出端与电池负极连接，第二开关的第一输出端与负载及输出反馈电路的输入端连接，负载及输出反馈电路的第一输出端与第三开关的第二输入端连接，第三开关的第二输出端与电池负极连接；第二开关的第二输出端与电源开关控制单元的第一输入端连接，电源开关控制单元的输出端与第三开关的第一输入端连接；负载及输出反馈电路的第二输出端经状态判定单元与隔离驱动单元的第一输入端连接，隔离驱动单元的输出端与电源开关控制单元的第二输入端连接；第二开关的第三输出端与急停微分控制单元的输入端连接，急停微分控制单元的输出端与隔离驱动单元的第二输入端连接；所述负载及输出反馈电路用于控制负载运行及监测反馈负载的运行状态至状态判定单元；状态判定单元用于在接收到负载及输出反馈电路的信号时发送信号至隔离驱动单元；急停微分控制单元用于在第一开关闭合下第二开关恢复闭合状态时发送信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元用于接收到急停微分控制单元或状态判定单元的信号时，控制电源开关控制单元断路；电源开关控制单元用于在第一开关与第二开关闭合且未接受到隔离驱动单元的断路信号时，控制第三开关闭合。

第一开关为控制开关，第二开关为紧急急停开关；控制开关一般处于断开状态，紧急急停开关一般处于闭合状态。

启动时，闭合第一开关，此时电池、第一开关、第二开关、电源开关控制单元以及第三开关形成回路，第三开关闭合，则电池、第一开关，此时电池、第一开关、第二开关、负载及输出反馈电路以及第三开关形成回路，电池为负载供电，驱动负载运行。此时电池为负载的低压控制回路供电，控制负载运行，若负载的高压运行回路断开，现有技术则电池仍为负载的低压控制回路供电，造成能量的损失。本实施例中，状态判定单元通过接收负载及输出反馈电路输出的信号判断负载的实际运行状况。具体的，当负载的高压运行回路断开，负载未正常运行时，负载及输出反馈电路输出信号至状态判定单元；状态判定单元接收到输出信号后，输出信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元控制电源开关控制单元断路，此时第三开关断开，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

现有技术中，启动后若断开紧急急停开关(第二开关)，且未按照正常关机程序断开第一开关，则可能会造成安全隐患或浪费电池电能。即当紧急急停开关闭合后，此时电池为负载供电，若负载的高压运行回路处于开路状态，负载的突然运行可能会造成安全事故；若负载的高压运行回路断路，则会造成电池电能的浪费。本实施例中，通过急停微分控制单元检测第一开关和第二开关在断开的情况。当第一开关闭合下第二开关恢复闭合状态时，急停微分控制单元发送信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元接收到急停微分控制单元的信号时，控制电源开关控制单元断路，此时第三开关断开，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

本实施例提供的智能断电控制系统，在误操作或负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种智能断电控制系统。与实施例1所述的智能断电控制系统相比，本实施例提供的智能断电控制系统，还包括定时单元与用于提供电能的电源储能单元；状态判定单元的输出端经定时单元与隔离驱动单元的第一输入端连接；第二开关的第四输出端经电源储能单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元连接；所述定时单元用于判断状态判定单元的输出信号是否达到预设条件。

负载的启动时需要反应时间以及负载运行时，运行状态不稳定，造成负载及输出反馈电路输出的信号抖动，产生干扰信号；为了排除这些状况对隔离驱动单元的影响，本实施例添加定时单元。定时单元判断状态判定单元的输出信号持续时长达到预设时间，再输出信号至隔离驱动单元；从而使得隔离驱动单元对电源开关控制单元的控制更准确。

其中，电源储能单元包括第一单元和第二单元，第一单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元以及隔离驱动单元连接；第二单元分别与定时单元以及状态判定单元连接；第一单元与第二单元分别为各自连接的各单元供电。第一单元为急停微分控制单元、电源开关控制单元以及隔离驱动单元等负载控制相关的电路供电，第二单元为定时单元以及状态判定单元等与负载较为相关的电路供电，使得在电池通断执行回路地(负极)断开后，电源开关控制单元等能稳定运行，保证能够可靠的执行相应的功能。

本实施例所述的急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元可以为实现本实施例所述功能的软件结构，通过控制器编程实现对应功能；也可以为硬件结构，通过相应电路实现对应功能。实现急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元各单元功能的软件方法可以采用计算机硬件、C语言、java语言等常见编译语言编写，本领域技术人员可以根据实施例1及实施例2中对急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元等功能的描述编写对应的算法，在此不做过多赘述。

实施例3

本实施例提供一种负载为柴油机或汽油机的智能断电控制系统，其系统框图如图3所示，具体的电路结构如图4所示。

负载为柴油机或汽油机，则负载及输出反馈电路可以采集检测发动机的转速或负载运行回路的电流电压等数据，状态判定单元基于采集的数据判断负载是否正常运行。

其中，电池通断执行电路还包括第三二极管D3，所述第一开关SW1为电门开关，第二开关SW2为紧急急停开关，第三开关RL1为电磁式电源开关；电池正极经第一开关SW1与第二开关SW2的一端连接，第二开关SW2的另一端分别与断电控制电路的输入端和负载及输出反馈电路的输入端连接，断电控制电路的输出端与第三开关RL1的磁芯侧的一端连接，第三开关磁芯侧的另一端与电池负极连接，第三开关RL1开关侧的一端与机壳连接，第三开关RL1开关侧的另一端分别与电池的负极和地连接；第三二极管D3的正极与第三开关磁芯侧的另一端连接，第三二极管D3的负极与第三开关磁芯侧的一端连接。

本实施例中，紧急急停开关SW2为双刀常闭型触点开关。双刀动作步调一致，分开使用，对触点负载电能有一定分配，避免负载电流集中，也便于导线的连接。

电池通断执行电路中，电池正极经过电门开关SW1和紧急急停开关SW2连接到断电控制电路和负载及输出反馈电路；电池负极经电磁式电源开关RL1连接到断电控制电路及负载及输出反馈电路。SW1开关闭合，而紧急急停开关处于自然弹起状态，则断电控制电路得电，RL1开关导通，电池负极分别和机壳、断电控制电路和负载及输出反馈电路接通，整个机组处于正常待启动和待使用状态。此时负载的高压运行回路开启即可正常工作。

其中，负载及输出反馈电路包括显示单元、控制器、燃油阀以及取样绕组W1；显示单元、控制器以及燃油阀的一端分别与第二开关SW2的另一端连接；取样绕组W1的一端与断电控制电路的状态判定单元的输入端连接；显示单元、控制器、燃油阀以及取样绕组W1的另一端与机壳连接。显示单元等均通过机壳实现接地以及与电池负极连接，取样绕组采集负载的运行状况反馈至断电控制电路的状态判定单元，断电控制电路通过对电池负极和机壳之间的通断控制，即可实现对电池能耗的安全科学管理。若负载为柴油机，取样绕组可以是完全同步于柴油机转速的发电绕组，则取样绕组输出的是同步于柴油机转速交流电压信号。从取样源来讲，可以从柴油机自身的充电发电机取样，也可从柴油机飞轮端所带动的发电机取样，或从这多路取样源进行”与计算”来判定柴油机的运动或静止状态。

不同类型型号的负载组成单元存在一定差异，以柴油机为例，不同柴油机组所拥有的负载单元略有区别，可能有给柴油机的充电发电机做励磁用的励磁回路，怠速控制电磁铁以及潜在的用电负载启动马达等。

其中，电源储能单元的第一单元包括第一二极管D1和第一电容C1，第二单元包括第六二极管D6和第七电容C7；第二开关SW2的另一端分别与二极管D1和第六二极管D6的正极连接；第一二极管D1的负极分别与第一电源接口12V1和第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；第六二极管D6的负极分别与第二电源接口12V2和第七电容C7的一端连接，第一电容C7的另一端与机壳连接。

本实施例中，电门开关接通，紧急急停开关自然弹起(NC触点处于自然接通状态)，电池经第一二极管D1，第六二极管D6分别给第一电容C1和第七电容C7充电，第一电源接口12V1和第二电源接口12V2得电，第一电源接口12V1给电源开关控制单元，隔离驱动单元控制电路后端以及急停微分控制单元供电；第二电源接口12V2给状态判定单元，定时单元以及隔离驱动单元供电。

断电控制电路的急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元若通过相应电路实现对应功能，可采取下述的电路连接关系。

其中，电源开关控制单元包括第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3、第二二极管D2、继电器RL2以及N沟增强型场效应管T2；第一电源接口12V1与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端分别与场效应管T2的栅极和第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端和场效应管T2的源极均接地，场效应管T2的漏极分别与第二二极管D2的正极和继电器RL2磁芯侧的一端连接，继电器RL2开关侧的一端与第三开关RL1的磁芯侧的一端连接，继电器RL2磁芯侧的另一端、继电器RL2开关侧的另一端以及第二二极管D2的负极均与第二开关SW2的另一端连接。

隔离驱动单元的可控硅T1没触发时，电源储能模块的第一单元经过第四电阻R4，第五电阻R5触发场效应管T2，场效应管T2导通，继电器RL2磁芯侧得电，开关侧触点闭合，电池为第三开关RL1磁芯侧供电，第三开关RL1开关侧导通，机壳得电。此时，若本实施应用于柴油机，则所有通过柴油机机壳接地的控制单元，负载单元，显示单元，启动马达，发电机等均能正常得电。此时隔离驱动单元的可控硅T1如果被驱动隔离单元的驱动信号触发导通，则场效应管T2的栅极电压将被钳位在低电位，场效应管T2将被关断，继电器RL2失电，开关侧触点释放，则第三开关RL1失电，第三开关RL1处于关断状态，柴油机机壳和电池之间被切断，所有使用柴油机机壳做接地的控制单元，显示单元，燃油阀，启动马达，发电机等在经过自身简短储备放电后将处于彻底关断状态。

电源开关控制单元实现了对电池负极和机壳之间可控接通和切断。柴油机处于正常运转状态时，隔离驱动单元无高电位信号输出，第三开关RL1和继电器RL2都将处于正常导通状态，电池负极和机壳接通；在误操作或负载故障时，隔离驱动单元将高电位信号同步驱动触发可控硅T1，切断场效应管T2供电，继电器RL2关断，电池负极和机壳将自动切断。实现了负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

其中，状态判定单元包括第四二极管D4，第四电容C4，第六电阻R6至第十一电阻R11以及第一比较器U1；第四二极管D4的正极与取样绕组W1连接，第四二极管D4的负极分别与第四电容C4的一端和第六电阻R6至第十一电阻R11的一端连接，第六电阻R6和第七电阻R7的另一端均与第二电源接口12V2连接，第四电容C4的另一端、第八电阻R8和第九电阻R9的另一端均与机壳连接，第十电阻R10的另一端与第一比较器U1的正相输入端连接，第十一电阻R11的另一端与第一比较器U1的反相输入端连接，第一比较器U1的电源端分别与第二电源接口12V2和第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，第一比较器U1的输出端与定时单元的输入端连接。

通过取样绕组W1发出的信号，能准确判定柴油机或汽油机等处于停转还是正常运转状态。取样绕组W1反馈信号经第四二极管D4，第四电容C4以及第八电阻R8整流滤波后送入第一比较器U1的反相输入端，W1反馈信号整流后经第七电阻R7和第九电阻R9分压再输入第一比较器U1的同相输入端做基准参考电压。当柴油机或汽油机没有运转时，取样绕组W1输出电压为0，第一比较器U1反相输入端电压很低，几乎为零，则同相输入端基准参考电压高于反相输入端电压，第一比较器U1输出高电压；当柴油机或汽油机正常运转，取样绕组W1输出电压，经D4和C4整流滤波后电压将近12V，U1反相输入端电压接近12V，同相输入端基准参考电压低于反相输入端电压，第一比较器U1输出低电压(0V)。状态判定单元基于比较器实现了采用高低电位信号表示柴油机或汽油机的运转状态。图4中的G表明输入电路的信号是来源于发电机，能用于判定柴油机或汽油机等处于停转还是正常运转状态。

其中定时单元包括第十二电阻R12至第十七电阻R17，第五二极管D5，第五电容C5以及第二比较器U2；第五二极管D5的负极与第一比较器U1的输出端连接，第五二极管D4的正极分别与第五电容C5的一端和第十二电阻R12至第十七电阻R17的一端连接，第十二电阻R12和第十四电阻R14的另一端均与第二电源接口12V2连接，第五电容C5的另一端、第十三电阻R13和第十五电阻R15的另一端均与机壳连接，第十七电阻R17的另一端与第二比较器U2的正相输入端连接，第十六电阻R16的另一端与第二比较器U2的反相输入端连接，第二比较器U2的输出端与隔离驱动单元的输入端连接。

电源电压经第十四电阻R14、第十五电阻R15以及第十六电阻分压作为基准参考电压输入第二比较器U2的反相输入端；状态判定单元输出的电压经第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十七电阻R17、第五电容C5以及第五二极管D5调节后输入比较器U1-2的同相输入端；当第一比较器U1输出低位时(柴油机或汽油机等运转)，第五二极管D5导通，将第二比较器U2的同相输入端电压钳位在0.7V左右，则反相输入端的基准电压高于同相输入端，第二比较器U2输出为低电位，不能触发隔离驱动单元。当第一比较器U1输出高位时(柴油机或汽油机等停转，但第一开关开关闭合)，第五二极管D5反向截止，第十二电阻R12给第五电容C5充电，第二比较器U2同相输入端电压从0V逐渐升高(电压升高的速度快慢取决于RC充电电路的时间常数，调节RC充电电路元器件参数，可调节时间长短)，当第二比较器U2同相输入端电压高于反相输入端的基准参考电压时，第二比较器U2将输出高电位，触发隔离驱动单元。定时单元将状态判定单元结果导入，在柴油机或汽油机等处于停转状态但电门开关处于ON状态时，实现定时输出高电位驱动信号。驱动信号输出后，隔离驱动单元将关断继电器T2，可以实现负载故障时，及时切断电池供电，减少电池能量损耗。

其中隔离驱动单元包括第十八电阻R18、第十九电阻R19、第八电容C8、光耦合器U3、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2以及可控硅T1；第十八电阻R18的一端与第二比较器U2的输出端连接，第十八电阻R18的另一端分别与第十九电阻R19的一端、第八电容C8的一端以及光耦合器U3的原边的输入端连接，第十九电阻R19的另一端、第八电容C8的另一端以及光耦合器U3的原边的输出端均与机壳连接；光耦合器U3的副边的输入端与第一电源接口12V1连接，光耦合器U3的副边的输出端分别与急停微分控制单元的输出端、第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第二电容C2的一端和可控硅T1的门极连接，第二电阻R2的另一端、第二电容C2的另一端和可控硅T1的阴极分别接地，可控硅T1的阳极经电源开关控制单元与第一电源接口12V1连接。

第十八电阻R18解释定时单元第二比较器U2的输出信号，当U2输出高电位时，光耦耦合U3触发，输出的信号经第三电阻R3触发可控硅TI导通，可控硅TI阳极与阴极两端电压变成低电位，控制电源开关控制单元断开，进而实现了对电池负极和机壳之间可控接通和切断。隔离驱动单元对驱动信号实现了隔离同步驱动。

其中急停微分控制单元包括第二开关SW2、第九电容C9、第一电阻R1，第十电容C10、第二十电阻R20以及第三NPN三极管T3；第九电容C9的一端与第二开关SW2的另一端连接，第九电容C9的另一端分别与第一电阻R1的一端、第三NPN三极管T3的集电极和第三电阻R3的一端连接，第一电阻R1的另一端和第三NPN三极管T3的发射极分别接地，第二开关SW2的一端经第十电容C10和第二十电阻R20与第三NPN三极管T3的基极连接。

遇紧急情况将紧急急停开关按下后，电源储能单元停止供电失电，继电器RL2与第三开关RL1关断，整个系统包括负载、状态判定单元、定时单元以及隔离驱动单元等停止运行；当紧急急停开关恢复后，如果此时电门开关仍闭合，如果没有急停微分控制单元，系统各单元又恢复到正常得电状态，电池又处于一个大功率耗电状态。但有了急停微分控制单元，急停开关恢复弹起的瞬间，SW2输出瞬时的电压至由C1和R1组成的微分电路，微分回路输出一个高脉冲信号，通过R3直接作用到可控硅T1触发端，T1被触发且保持被触发状态(可控硅一旦导通，即使失去触发电压，也能继续保持导通状态)，T2的基极被钳位，第三开关RL1与继电器RL2无法正常得电，电池负极和机壳之间的连接被切断，整个大功耗负载系统处于开路状态。若紧急急停开关按下断开后，断开电门开关，且上电时先闭合紧急急停开关再闭合电门开关则属于正常上电过程(上电时，先闭合电门开关再闭合紧急急停开关则与将紧急急停开关按下后未关闭电门开关的情况相同，均不属于正常上电过程)。正常上电时，此时第十电容C10、第二十电阻R20以及第三NPN三极管T3组成另一个微分屏蔽回路，第十电容C10、第二十电阻R20输出微分高脉冲信号，触发第三NPN三极管T3后将屏蔽掉紧急急停开关的微分高脉冲信息，T1不会被触发，第三开关RL1与继电器RL2将正常得电导通，整个系统处于正常得电状态。

通过急停微分控制单元，实现了在电门开关闭合时若闭合紧急急停开关的错误操作情况下，整个系统无法正常得电，避免了电池大功耗放电；正常上电，急停微分信号会被自动屏蔽，整个系统能正常得电。

本实施例所述的智能自动断电系统可以很好的解决以下问题：

1)电门开关闭合，但机组没有启动运行，在电门开关一直处于闭合状态下，一定时间后将自动切断电池的负极，防止电池放电。

2)发电机组运行过程中，由于报警或缺油等现象停机后，一定时间后自动切断电池负极，防止电池放电。

3)电门开关闭合时闭合急停开关的错误操作情况下，系统将自动切断电池负极，防止电池放电。

以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能断电控制系统，其特征在于，包括电池通断执行电路、断电控制电路和负载及输出反馈电路；

所述电池通断执行电路包括电池、第一开关、第二开关与第三开关；所述断电控制电路包括急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元以及状态判定单元；所述负载及输出反馈电路用于控制负载运行及监测反馈负载的运行状态至状态判定单元；状态判定单元用于在接收到负载及输出反馈电路的信号时发送信号至隔离驱动单元；急停微分控制单元用于在第一开关闭合下第二开关恢复闭合状态时发送信号至隔离驱动单元；隔离驱动单元用于接收到急停微分控制单元或状态判定单元的信号时，控制电源开关控制单元断路；电源开关控制单元用于在第一开关与第二开关闭合且未接受到隔离驱动单元的断路信号时，控制第三开关闭合；

所述断电控制电路的输入端经第一开关、第二开关与电池正极连接，断电控制电路的输出端与第三开关的第一输入端连接，第三开关的第一输出端与电池负极连接，第二开关的第一输出端与负载及输出反馈电路的输入端连接，负载及输出反馈电路的第一输出端与第三开关的第二输入端连接，第三开关的第二输出端与电池负极连接；第二开关的第二输出端与电源开关控制单元的第一输入端连接，电源开关控制单元的输出端与第三开关的第一输入端连接；负载及输出反馈电路的第二输出端经状态判定单元与隔离驱动单元的第一输入端连接，隔离驱动单元的输出端与电源开关控制单元的第二输入端连接；第二开关的第三输出端与急停微分控制单元的输入端连接，急停微分控制单元的输出端与隔离驱动单元的第二输入端连接。

2.根据权利要求1所述的智能断电控制系统，其特征在于，还包括定时单元与用于提供电能的电源储能单元；状态判定单元的输出端经定时单元与隔离驱动单元的第一输入端连接；第二开关的第四输出端经电源储能单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元、隔离驱动单元、定时单元以及状态判定单元连接；所述定时单元用于判断状态判定单元的输出信号是否达到预设条件；

所述电源储能单元包括第一单元和第二单元；第一单元分别与急停微分控制单元、电源开关控制单元以及隔离驱动单元连接；第二单元分别与定时单元以及状态判定单元连接。

3.根据权利要求2所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述智能断电控制系统应用于柴油机或汽油机，所述电池通断执行电路还包括第三二极管，第一开关为电门开关，第二开关为紧急急停开关，第三开关为电磁式电源开关；电池正极经第一开关与第二开关的一端连接，第二开关的另一端分别与断电控制电路的输入端和负载及输出反馈电路的输入端连接，断电控制电路的输出端与第三开关的磁芯侧的一端连接，第三开关磁芯侧的另一端与电池负极连接，第三开关的开关侧的一端与柴油机或汽油机的机壳连接，第三开关的开关侧的另一端分别与电池的负极和地连接；第三二极管的正极与第三开关磁芯侧的另一端连接，第三二极管的负极与第三开关磁芯侧的一端连接。

4.根据权利要求3所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述负载及输出反馈电路包括负载以及取样绕组；负载的一端与第二开关的另一端连接；取样绕组的一端与断电控制电路的状态判定单元的输入端连接；负载以及取样绕组的另一端与机壳连接。

5.根据权利要求4所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述电源储能单元的第一单元包括第一二极管和第一电容，第二单元包括第六二极管和第七电容；第二开关的另一端分别与二极管和第六二极管的正极连接；第一二极管的负极分别与第一电源接口和第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；第六二极管的负极分别与第二电源接口和第七电容的一端连接，第一电容的另一端与机壳连接。

6.根据权利要求5所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述电源开关控制单元包括第四电阻、第五电阻、第三电容、第二二极管、继电器以及N沟增强型场效应管；第一电源接口 与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端分别与场效应管的栅极和第三电容的一端连接，第三电容的另一端和场效应管的源极均接地，场效应管的漏极分别与第二二极管的正极和继电器磁芯侧的一端连接，继电器开关侧的一端与第三开关的磁芯侧的一端连接，继电器磁芯侧的另一端、继电器开关侧的另一端以及第二二极管的负极均与第二开关的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述状态判定单元包括第四二极管，第四电容，第六电阻至第十一电阻以及第一比较器；第四二极管的正极与取样绕组连接，第四二极管的负极分别与第四电容的一端和第六电阻至第十一电阻的一端连接，第六电阻和第七电阻的另一端均与第二电源接口连接，第四电容的另一端、第八电阻和第九电阻的另一端均与机壳连接，第十电阻的另一端与第一比较器的正相输入端连接，第十一电阻的另一端与第一比较器的反相输入端连接，第一比较器的电源端分别与第二电源接口和第六电容的一端连接，第六电容的另一端接地，第一比较器的输出端与定时单元的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述定时单元包括第十二电阻至第十七电阻，第五二极管，第五电容以及第二比较器；第五二极管的负极与第一比较器的输出端连接，第五二极管的正极分别与第五电容的一端和第十二电阻至第十七电阻的一端连接，第十二电阻和第十四电阻的另一端均与第二电源接口连接，第五电容的另一端、第十三电阻和第十五电阻的另一端均与机壳连接，第十七电阻的另一端与第二比较器的正相输入端连接，第十六电阻的另一端与第二比较器的反相输入端连接，第二比较器的输出端与隔离驱动单元的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的智能断电控制系统，其特征在于，所述隔离驱动单元包括第十八电阻、第十九电阻、第八电容、光耦合器、第二电阻、第三电阻、第二电容以及可控硅；第十八电阻的一端与第二比较器的输出端连接，第十八电阻的另一端分别与第十九电阻的一端、第八电容的一端以及光耦合器的原边的输入端连接，第十九电阻的另一端、第八电容的另一端以及光耦合器的原边的输出端均与机壳连接；光耦合器的副边的输入端与第一电源接口连接，光耦合器的副边的输出端分别与急停微分控制单元的输出端、第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第二电容的一端和可控硅的门极连接，第二电阻的另一端、第二电容的另一端和可控硅的阴极分别接地，可控硅的阳极经电源开关控制单元与第一电源接口连接；

所述急停微分控制单元包括第二开关、第九电容、第一电阻，第十电容、第二十电阻以及第三NPN三极管；第九电容的一端与第二开关的另一端连接，第九电容的另一端分别与第一电阻的一端、第三NPN三极管的集电极和第三电阻的一端连接，第一电阻的另一端和第三NPN三极管的发射极分别接地，第二开关的一端经第十电容和第二十电阻与第三NPN三极管的基极连接。