CN203984074U - 电力自动切换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电力自动切换器，包括一个外壳，在外壳上设有市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口；在外壳内设有电路板，电路板上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口内。在电路板上设有市电输入端子P1至市电输出端子J1的一路通路，以及逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1的另一路通路。这两路通路依靠继电器吸合导通，并且依靠光电耦合器等元件来自动切换。本实用新型可自动判断使用何种供电电源，省去人为操作连接，切换留有安全死区，更加安全可靠。

Description

电力自动切换器

技术领域

本实用新型涉及一种供电切换装置，尤其是一种为交通工具提供电力自动切换的装置。

背景技术

大型客车、公交车、摆渡车等使用大容量电池的交通工具上通常都配备有逆变电源，为车载设备供电。而其在泊车点停车熄火后，若继续使用逆变电源供电，则难以掌握电池剩余电量，电池过放电会导致电量不足车辆难以再次启动。

而在泊车点人为操作连接市电供电，则一方面操作连接麻烦，另一方面两种供电源的切换需要人工去掌握控制，一不小心若同时供电则可能会导致事故。

发明内容

本实用新型的目的在于为大型客车、公交车、摆渡车等使用大容量电池的交通工具提供一种电力自动切换器，当交通工具行驶过程中，自动选择逆变电源供电，而当其在泊车点连接上市电后，自动切换供电电源为市电，可节省车载电池用电量，避免电池过放导致电量不足车辆难以启动。本实用新型采用的技术方案是：

一种电力自动切换器，包括一个外壳，在外壳上设有市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口；在外壳内设有电路板，电路板上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口内。

市电输入端子P1接第一降压整流电路的输入端，第一降压整流电路的正输出端接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电路的负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和MOS管Q1的栅极，并通过电容C2接第一线路地GND1；MOS管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电耦合器U1输入端阳极，光电耦合器U1输入端阴极接第一线路地GND1；市电输入端子P1中的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1和继电器K2常开开关K2-1，连接至市电输出端子J1。

逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路的输入端，第二降压整流电路的正输出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路的负输出端；电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、MOS管Q2的栅极以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2；电阻R5的另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2；MOS管Q2的源极接第二线路地GND2，漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。逆变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过继电器K3常开开关K3-1和继电器K4常开开关K4-1，连接至市电输出端子J1。

电阻R5的取值小于电阻R3的取值，使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导通时，电阻R5上的电压小于MOS管Q2的导通电压。

进一步地，继电器K1线圈和继电器K2线圈两端还并联有一个二极管D6，二极管D6的阴极接继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端。

继电器K3线圈和继电器K4线圈两端还并联有一个二极管D7，二极管D7的阴极接继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。

进一步地，电阻R2的取值为20k～100KΩ。

进一步地，电阻R3和R4的阻值相等，取值为20k～100KΩ。

进一步地，电阻R5的取值为50～120Ω。

进一步地，市电输入端子P1和继电器K2常开开关K2-1之间还接有一个保险丝FUSE1。

进一步地，外壳包括后盖、密封圈，外壳主体、前盖；通过螺钉将后盖和前盖固定在外壳主体上，并且后盖和外壳主体间，以及前盖和外壳主体间均设置了密封圈；市电输出接口、逆变器输入接口和市电输入接口设置在前盖上。

进一步地，外壳主体两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔。

进一步地，后盖上还设有保险丝座。

本实用新型的优点在于：本实用新型可自动判断使用何种供电电源，省去人为操作连接，切换留有安全死区，更加安全可靠，且无火花产生。采用密封全铝壳设计，更加有效防止不当操作引起的触电事故，且散热性能良好。可更换保险丝设计能够延长产品使用寿命，客户可自行更换同规格保险丝。

附图说明

图1为本实用新型的外壳的俯视图。

图2为本实用新型的外壳的前向视图。

图3为本实用新型的外壳的后向视图。

图4为本实用新型的侧向内部结构视图。

图5为本实用新型的电原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所提出的电力自动切换器，包括一个外壳，如图1～图4所示，外壳包括后盖4、密封圈5，外壳主体6、前盖7；可通过螺钉9将后盖4和前盖7固定在外壳主体6上，并且后盖4和外壳主体6间，以及前盖7和外壳主体6间均设置了密封圈5，以起到防水作用。在外壳的前盖7上，设有230V市电输出接口1、230V逆变器输入接口2和230V市电输入接口3。外壳内设有电路板10。电路板10上设有市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1。

安装时，将线路板10跟后盖4和保险丝座8装配成组件，再将装配好的组件上的线路板10通过外壳主体6内侧的导槽插入外壳主体6。将线路板10上的市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1分别插入前盖7上的市电输出接口1、逆变器输入接口2和市电输入接口3。通过8个装配螺钉9将后盖4和前盖7装配在外壳主体6上，密封圈5起到密封作用。

另外，外壳主体6两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔11。安装腰孔11为产品固定安装用。在后盖4上设有保险丝座8，当负载过载熔断保险丝时，可旋开更换内部保险丝。

本实用新型的电原理如图5所示，

市电输入端子P1接第一降压整流电路101的输入端，第一降压整流电路101的正输出端接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电路101的负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和MOS管Q1的栅极，并通过电容C2接第一线路地GND1；MOS管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电耦合器U1输入端阳极，光电耦合器U1输入端阴极接第一线路地GND1。二极管D6的阴极接继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端。市电输入端子P1中的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1和继电器K2常开开关K2-1，连接至市电输出端子J1。

上述电路中，第一降压整流电路101由变压器T1，整流二极管D1、D2、D3、D5构成，整流输出约12v的直流电。电阻R2的取值要大一些，通常为20k～100KΩ，典型值为100k。电容C1为滤波电容，电容C2为延时电容，C2一般取值为几十uF至几百uF。二极管D6用于泄放继电器K1线圈和继电器K2线圈断电时的感应电。保险丝FUSE1接在市电输入端子P1和继电器K2常开开关K2-1之间，保险丝FUSE1置于外壳上的保险丝座8内，熔断后方便更换。

逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路102的输入端，第二降压整流电路102的正输出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路102的负输出端；电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、MOS管Q2的栅极以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2；电阻R5的另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2；MOS管Q2的源极接第二线路地GND2，漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。二极管D7的阴极接继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。逆变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过继电器K3常开开关K3-1和继电器K4常开开关K4-1，连接至市电输出端子J1。

上述电路中，第二降压整流电路102由变压器T2、整流二极管D8、D9、D11、D12构成，整流输出约12v的直流电。电容C3为滤波电容，电容C4为延时电容。电阻R5的取值要远小于R3，使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导通时，电阻R5上的电压小于MOS管Q2的导通电压。具体地，电阻R5的取值为50～120Ω。电阻R3和R4的阻值相等，取值为20k～100KΩ，典型值为100k。电容C4在几十uF。二极管D7用于泄放继电器K3线圈和继电器K4线圈断电时的感应电。

下面分几种情形来阐述本实用新型的工作原理。

情形一，若市电输入端子P1和逆变电源输入端子P2同时得电，由于电容C1正极的电位可以急速升到一个较高电位，如12V，则光电耦合器U1的输入端即刻导通，使得在非常短的时间内，光电耦合器U1的集电极和发射极导通，从而快速拉低MOS管Q2的栅极电位，使得MOS管Q2截止，继电器K3和K4不吸合，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间通路被切断。R5的取值（100Ω）远小于R3（100k)，目的就是为了能够在光电耦合器U1的集电极和发射极导通时拉低MOS管Q2的栅极电位。

而MOS管Q1栅极电位则因为通过电阻R2给电容C2充电的缘故，缓慢上升；电阻R2的取值较大，如100K，则充电到MOS管Q1导通需要数秒；MOS管Q1导通后，继电器K1和K2的线圈得电，吸合继电器K1和K2的常开开关K1-1和K2-1，市电输入端子P1至市电输出端子J1间的通路接通。

情形二，车辆在外行驶回到泊车点，在车辆电门还未关闭的时候，驾驶员接上市电。这时会出现逆变电源输入端子P2在得电的情况下（（此时常开开关K3-1和K4-1是闭合的，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1的通路是接通的），市电输入端子P1后得电了，这时就需要自动切换功能，如下所述：

此时电容C1正极的电位可以急速升到一个较高电位，光电耦合器U1的输入端即刻导通，使得在非常短的时间内，光电耦合器U1的集电极和发射极导通，从而快速拉低MOS管Q2的栅极电位，使得MOS管Q2截止，继电器K3和K4线圈的回路被立刻断开，线圈失电使得继电器K3和K4的常开开关K3-1和K4-1从闭合转为断开，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间通路被快速切断。

同情形一，因为通过电阻R2给电容C2充电的缘故，需要数秒后MOS管Q1才导通，继电器K1和K2的线圈得电，吸合继电器K1和K2的常开开关K1-1和K2-1，市电输入端子P1至市电输出端子J1间的通路导通。这样就使得两个电源的切换留有安全死区时间。

情形三，早晨在市电输入端子P1依然得电的情况下（驾驶员忘了先切断输入的市电），驾驶员开启车辆电门，此时逆变电源输入端子P2后得电。

由于一开始市电输入端子P1得电的情况下，光电耦合器U1的输入端是导通的，集电极和发射极间也是导通的，MOS管Q2的栅极电位被拉低，所以，即便逆变电源输入端子P2得电后，通过电阻R3给电容C4充电，电容C4两端的电压也不会高于MOS管Q2的导通电压，这也是因为R5的取值（100Ω）远小于R3（100k)的缘故。MOS管Q2还是处于关断状态，则继电器K3和K4不吸合，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间的通路还是被切断。

车辆需要上路行驶时，驾驶员必然切断输入的市电（不可能拖着电线开车到路上），则市电输入端子P1失电，电容C2上的电荷通过二极管D4快速释放，电容C2两端电压快速降低，则MOS管Q1快速关断，引起继电器K1和K2快速关断，则市电输入端子P1至市电输出端子J1的通路快速切断。同时光电耦合器U1的输入端也快速关断，则集电极和发射极断开，MOS管Q2的栅极电位开始慢慢达到导通电压（由于电容C4上的电压从接近于0伏到充电至MOS管Q2的导通电压，需要时间，原因是通过电阻R3给电容C4充电的，而电阻R3取值比较大，典型值为100k，充电时间需要数秒），MOS管Q2导通，使得继电器K3和K4吸合，逆变电源输入端子P2至市电输出端子J1间的通路导通。这个情形中，电源的自动切换也是存在安全死区时间的。

其它的情形，可根据上述的工作原理分析而得，不再一一赘述。而二极管D10是给电容C4快速放电用的。比如车辆停驶，车上不需要任何设备用电时，关闭电门，则逆变输入端子P2失电时，电容C4上的电荷可通过二极管D10快速释放，使得MOS管Q2快速关断。

Claims (10)

1.一种电力自动切换器，包括一个外壳，其特征在于：在外壳上设有市电输出接口(1)、逆变器输入接口(2)和市电输入接口(3)；

在外壳内设有电路板(10)，电路板(10)上包括市电输出端子J1、逆变电源输入端子P2和市电输入端子P1，分别置于外壳上的市电输出接口(1)、逆变器输入接口(2)和市电输入接口(3)内；

市电输入端子P1接第一降压整流电路(101)的输入端，第一降压整流电路(101)的正输出端接电容C1的正极、电阻R2的一端、电阻R1的一端、二极管D4的阴极，以及继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端；电容C1的负极接第一线路地GND1即第一降压整流电路（101）的负输出端；电阻R2的另一端接二极管D4的阳极和MOS管Q1的栅极，并通过电容C2接第一线路地GND1；MOS管Q1的源极接第一线路地GND1，漏极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端；电阻R1的另一端接光电耦合器U1输入端阳极，光电耦合器U1输入端阴极接第一线路地GND1；

市电输入端子P1中的两个导电端分别通过继电器K1常开开关K1-1和继电器K2常开开关K2-1，连接至市电输出端子J1；

逆变电源输入端子P2接第二降压整流电路(102)的输入端，第二降压整流电路(102)的正输出端接电容C3的正极、电阻R3的一端、二极管D10的阴极，以及继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端；电容C3的阴极接第二线路地GND2即第二降压整流电路（102）的负输出端；电阻R3的另一端接二极管D10的阳极、电阻R4的一端、电容C4的一端、MOS管Q2的栅极以及电阻R5的一端；电阻R4的另一端和电容C4的另一端接第二线路地GND2；电阻R5的另一端接光电耦合器U1的集电极，光电耦合器U1的发射极接第二线路地GND2；MOS管Q2的源极接第二线路地GND2，漏极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端；

逆变电源输入端子P2中的两个导电端分别通过继电器K3常开开关K3-1和继电器K4常开开关K4-1，连接至市电输出端子J1；

电阻R5的取值小于电阻R3的取值，使得当光电耦合器U1的集电极和发射极间导通时，电阻R5上的电压小于MOS管Q2的导通电压。

2.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

继电器K1线圈和继电器K2线圈两端还并联有一个二极管D6，二极管D6的阴极接继电器K1线圈的一端和继电器K2线圈的一端，阳极接继电器K1线圈的另一端和继电器K2线圈的另一端。

3.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

继电器K3线圈和继电器K4线圈两端还并联有一个二极管D7，二极管D7的阴极接继电器K3线圈的一端和继电器K4线圈的一端，阳极接继电器K3线圈的另一端和继电器K4线圈的另一端。

4.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

电阻R2的取值为20k～100KΩ。

5.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

电阻R3和R4的阻值相等，取值为20k～100KΩ。

6.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

电阻R5的取值为50～120Ω。

7.如权利要求1所述的电力自动切换器，其特征在于：

市电输入端子P1和继电器K2常开开关K2-1之间还接有一个保险丝FUSE1。

8.如权利要求1～7中任一项所述的电力自动切换器，其特征在于：

外壳包括后盖(4)、密封圈(5)，外壳主体(6)、前盖(7)；通过螺钉(9)将后盖(4)和前盖(7)固定在外壳主体(6)上，并且后盖(4)和外壳主体(6)间，以及前盖(7)和外壳主体(6)间均设置了密封圈(5)；

市电输出接口(1)、逆变器输入接口(2)和市电输入接口(3)设置在前盖(7)上。

9.如权利要求8所述的电力自动切换器，其特征在于：

外壳主体(6)两侧设有安装裙翼，安装裙翼上设有安装腰孔(11)。

10.如权利要求8所述的电力自动切换器，其特征在于：

后盖(4)上还设有保险丝座(8)。