CN200947551Y - 车载电源管理系统 - Google Patents

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宋永刚
周骏
陈瑞清
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吴锦俊
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Abstract

一种车载综合电源管理系统，包括综合电源箱和配电器，综合电源箱包括：交流配电模块、供电模块、充电模块、线性稳压器、辅助电源模块、显示模块、控制模块、双向限流器，配电器包括：直流配电模块、显示模块、控制模块和辅助电源模块，通过双向限流器的作用实现汽车硅发电机向专用设备供电和专用蓄电池充电，同时外接电源和专用发电机也可以向汽车底盘用电设备供电和向汽车蓄电池充电，配电器的直流配电模块具有过载保护功能，对各供电分路提供短路和过流保护，各供电分路之间互相独立，该系统能显示系统工作状态和故障信息、并提供保护功能。

Description

车载电源管理系统
技术领域
本实用新型涉及一种电源管理系统，特别是涉及一种车载综合电源管理系统。
背景技术
如通信车、电视车、仪器车等之类的专用车辆上常常载有较多的电器设备，这类车辆上除汽车底盘自带的硅发电机、汽车蓄电池外，还配有专用发电机、专用蓄电池等附加供电电源，有时还要求可以外接市电供电。市电和专用发电机的输出一般为交流电，而车载电器设备一般要求为直流电的电源。
目前已知的常用综合电源系统对于汽车底盘发电机、汽车蓄电池和外接电源、专用供电电源、专用电池的管理是各自独立的。例如，汽车硅发电机充满汽车蓄电池后可向专用蓄电池充电，但市电、专用发电机充满专用蓄电池后却不能向汽车蓄电池充电，因此，在汽车硅发电机损坏、汽车蓄电池电能耗尽后，汽车将无法起动和正常行驶。
另外，由于目前已知的综合电源系统没有分路配电和完善的故障显示和检测功能，所以当一个用电设备出现故障引起线路断电时，常常会造成其它设备不能工作，并且维修人员也无法根据综合电源系统来对各分路的故障做出快速地判别和/或检修。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中外接的供电系统无法向汽车自带用电设备供电的缺点提供了一种包括具有双向充电功能的综合电源箱的车载综合电源系统，并进一步根据现有的车载电源系统的各用电分路之间的非独立工作和系统整体功能较为单一、简单的缺点，提供了一种包括具有过载自恢复功能、各用电分路之间独立工作的配电器，并能提供较为完善的工作状态和告警信息显示的车载综合电源系统。
本实用新型所说的车载综合电源管理系统，包括综合电源箱(90)和配电器(150)，所述综合电源箱90包括：
交流配电模块100，用于将市电301和专用发电机302输出的交流电配送给供电模块110和充电模块120，其输入端分别连接到市电301和专用发电机302，输出端分别连接到供电模块110和充电模块120；供电模块110，用于将由交流配电模块100送出的交流电变换为稳定的直流电压，为专用设备用电系统306供电，其输入端连接到交流配电模块100，输出端连接到配电器150；充电模块120，用于将由交流配电模块100送出的交流电变换为直流电压为蓄电池充电，输出电压随蓄电池电压和环境温度自动调整，其输入端连接到交流配电模块100，输出端分别连接到专用蓄电池303和双向限流器140；线性稳压器130，用于将专用蓄电池303的输出稳压后供给专用设备用电系统306使用，其输入端连接到专用蓄电池303，输出端连接到配电器150；控制模块170，用于监测综合电源箱90各个模块的工作状况，并控制各模块的运行，其连接到各模块；辅助电源模块160，用于为各模块提供辅助电源，其连接到各模块；
综合电源箱90还包括双向限流器140，用于当汽车硅发电机305不工作时，由市电301和/或专用发电机302向汽车蓄电池304充电并向汽车底盘用电系统供电，当市电301和专用发电机302不能正常供电时，由汽车硅发电机305向专用蓄电池303充电并向专用设备用电系统306供电，双向限流器140的至少一个输入端连接到充电模块120，至少另一个输入端连接到汽车硅发电机305和汽车蓄电池304，输出端分别连接到专用蓄电池303和汽车蓄电池304。
前述的车载综合电源管理系统的双向限流器140采用无继电器切换的在线式VMOS双向限流技术。
本实用新型进一步的技术方案是：前述的车载综合电源管理系统的配电器150还包括：直流配电模块，其具有过载保护自恢复功能，用于根据各用电设备分路的负载情况，提供各用电分路的短路和过流保护，其输入端连接到供电模块110和线性稳压器130，输出端连接到专用设备用电系统306；控制模块170，用于监测配电器90各个模块工作状况，并控制各模块的运行，其连接到各模块；辅助电源模块160，用于为各模块提供辅助电源，其连接到各模块；
前述的车载综合电源管理系统的配电器150的直流配电模块的各个用电回路之间相互独立。
前述的车载综合电源管理系统的综合电源箱90和配电器150还包括显示模块180，用于显示各模块的工作状态以及各种告警信息。
前述的车载综合电源管理系统的控制模块170使用单片机系统。
利用本实用新型的车载综合电源管理系统，可以达到以下的有益效果：利用市电、专用发电机给汽车蓄电池充电，同时也可以利用汽车硅整流发电机为专用蓄电池组逆向充电；并进一步根据车内用电需要设置了多个互不影响的用电分路，对各分路进行短路和过流保护，在出现故障后可切断输出、自动报警，在故障排除后自动恢复，并能自动检测、显示各分路的用电情况，使得维修人员能够快速准确地定位、检修故障。
以下将通过优选实施例结合附图加以说明。
附图说明
图1本实用新型的电路框图；
图2本实用新型的一个优选实施例的电路框图；
图3优选实施例中的单片机的控制流程。
具体实施方式
参考图1，交流电市电301和专用发电机302的电源输出经交流配电模块100连接到供电模块110和充电模块120的输入端，充电模块120将由交流配电模块100输出的交流电变换成直流电压，为专用蓄电池303充电，充电电压随蓄电池电压和环境温度而自动调整。充电模块120的输出端分别连接到专用蓄电池303和双向限流器140的输入端，双向限流器140的另一个输入端连接到汽车硅发电机305和汽车蓄电池304的输出端，双向限流器140的两个输出端分别连接到专用蓄电池303和汽车蓄电池304的输入端，在汽车硅发电机305不工作的情况下双向限流器导通，此时外接市电301和/或专用发电机302通过交流配电模块100、充电模块120和双向限流器140向汽车蓄电池304充电并向底盘用电系统供电，另外当汽车硅发电机305充满汽车蓄电池304后，在没有市电和专用发电机不工作的情况下双向限流器140导通，汽车硅发电机305向专用蓄电池303充电并向专用设备用电系统306供电，这里双向限流器140电路上可采用无继电器切换的在线式VMOS双向限流技术，专用蓄电池303的输出端经过线性稳压器130之后连接到具有过载自恢复功能的配电器150的输入端，同时供电模块110的输出端也连接到配电器150的输入端，另外，控制模块170和辅助电源模块160连接到各模块，这里辅助电源模块160给各模块提供辅助供电，控制模块170监控个模块的状态并控制各模块的动作，并根据具体的应用，由显示模块180对各系统的工作状态和各种告警信息进行显示。综合电源管理系统中的配电器150具有的直流配电模块具有过载自恢复功能，各个用电分路之间相互独立，其控制模块和显示模块可与综合电源箱90的控制模块和显示模块公用，也可以是一套独立的控制模块和显示系统，控制模块170可以采用单片机、专用集成电路、数字电路等方式来实现，显示模块180可以采用发光二极管、液晶屏、显示屏、蜂鸣器等类型。
参考图2，示出一个采用单片机控制的本实用新型优先实施例的框图。市电301和专用发电机302的交流电输出通过第一单片机系统171检测、控制后输出到AC/DC变换器111、112、113、121，其中AC/DC变换器111、112、113的输出端并联后连接到配电器150之后输出给外接的如通信电台、卫星定位仪、计算机、工作灯等之类的专用设备用电系统供电，AC/DC变换器121给专用蓄电池303充电。
在无交流电的情况下，当第一单片机系统171检测到汽车硅发电机的点火信号时，由汽车硅发电机305通过双向限流器140给专用蓄电池303充电，并通过线性稳压器130连接到配电器150之后给专用设备供电。当专用蓄电池303放电至22V±0.5V时，第一单片机系统171控制的报警电路发出如声和/或光等形式的报警信号，提醒工作人员进行存盘处理以防数据丢失；当专用蓄电池继续放电至21V±0.5V时，第一单片机171控制的报警电路发出如声和/或光等形式的报警信号，并可选择地关断空气开关以防止专用蓄电池303过度放电。应急状况下，可由第一单片机171自动选择或由人工选择使得综合电源管理系统通过双向限流器140向汽车蓄电池304充电。
在本实施例中，单片机可使用如美国microchip公司生产的PIC16C73之类的单片机来实现。单片机完成的功能主要为检测交流电压、蓄电池电压、蓄电池温度、蓄电池电流、漏电电压、接地电阻和汽车硅发电机点火信号等信号，控制固态继电器、空气开关和AC/DC模块等元器件，实现接地保护、漏电压保护、过欠压保护、供电状态转换、环境温度补偿等功能，以上功能可以通过编程实现，所有工作状态可通过RS232串口或其他任何形式的并口、LAN口、红外、无线等形式的接口发送给计算机或其他专用显示装置来实现显示功能。应当注意的是本实用新型的控制模块也可以采用如ASIC、数字电路、可编程逻辑器件等形式来完成，在图3中示出了单片机的控制流程图。
综合电源管理系统的配电器150对输出的直流总电源进行分流，共分出通信电台、卫星定位仪、视频监视仪、计算机和工作灯5个用电分路，该配电器150包括控制模块即第二单片机系统172，可采用自恢复保险丝或电子开关等方式对各分路进行短路和过流保护，采用双色发光二极管、显示屏、蜂鸣器或其他可视和/或可闻装置来指示正常或故障状态，当分路出现故障时，该过载自恢复配电器切断该分路直流输出，故障排除后自动恢复直流输出，各分路各自分立、工作互不影响。
本发明不限于这些公开的实施方案，本发明将覆盖在专利书中所描述的范围，以及权利要求范围的各种变型和等效变化。

Claims (6)

1.一种车载综合电源管理系统，包括综合电源箱(90)和配电器(150)，所述综合电源箱(90)包括：
交流配电模块(100)，用于将市电(301)和专用发电机(302)输出的交流电配送给供电模块(110)和充电模块(120)，其输入端分别连接到市电(301)和专用发电机(302)，输出端分别连接到供电模块(110)和充电模块(120)；
供电模块(110)，用于将由交流配电模块(100)送出的交流电变换为稳定的直流电压，为专用设备用电系统(306)供电，其输入端连接到交流配电模块(100)，输出端连接到配电器(150)；
充电模块(120)，用于将由交流配电模块(100)送出的交流电变换为直流电压为蓄电池充电，输出电压随蓄电池电压和环境温度自动调整，其输入端连接到交流配电模块(100)，输出端分别连接到专用蓄电池(303)和双向限流器(140)；
线性稳压器(130)，用于将专用蓄电池(303)的输出稳压后供给专用设备用电系统(306)使用，其输入端连接到专用蓄电池(303)，输出端连接到配电器(150)；
控制模块(170)，用于监测综合电源箱(90)各个模块的工作状况，并控制各模块的运行，其连接到各模块；
辅助电源模块(160)，用于为各模块提供辅助电源，其连接到各模块；
其特征在于：综合电源箱(90)还包括双向限流器(140)，用于当汽车硅发电机(305)不工作时，由市电(301)和/或专用发电机(302)向汽车蓄电池(304)充电并向汽车底盘用电系统供电，当市电(301)和专用发电机(302)不能正常供电时，由汽车硅发电机(305)向专用蓄电池(303)充电并向专用设备用电系统(306)供电，双向限流器(140)的至少一个输入端连接到充电模块(120)，至少另一个输入端连接到汽车硅发电机(305)和汽车蓄电池(304)，输出端分别连接到专用蓄电池(303)和汽车蓄电池(304)。
2.如权利要求1所述的车载综合电源管理系统，其特征在于所述双向限流器(140)采用无继电器切换的在线式VMOS双向限流技术。
3.如权利要求2所述的车载综合电源管理系统，其特征在于所述配电器(150)包括：
直流配电模块，其具有过载保护自恢复功能，用于根据各用电设备分路的负载情况，提供各用电分路的短路和过流保护，其输入端连接到供电模块(110)和线性稳压器(130)，输出端连接到专用设备用电系统(306)；
控制模块(170)，用于监测配电器(90)各个模块工作状况，并控制各模块的运行，其连接到各模块；
辅助电源模块(160)，用于为各模块提供辅助电源，其连接到各模块。
4.如权利要求3所述的车载综合电源管理系统，其特征在于所述配电器(150)的直流配电模块的各个用电分路之间相互独立。
5.如前述权利要求中任一权利要求所述的车载综合电源管理系统，其特征在于所述综合电源箱(90)和所述配电器(150)还包括显示模块(180)，用于显示各模块的工作状态以及各种告警信息。
6.如权利要求5所述的车载综合电源管理系统，其中所述控制模块(170)使用单片机系统。
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