CN210327137U - 一种具备通讯管理的电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通讯领域，具体涉及一种具备通讯管理的电源系统，包括交流电源、直流电源、电池电源、主电源模块及通讯控制模块，交流电源、直流电源、电池电源分别与主电源模块电性连接，电池电源包括锂电池包、充电回路和放电回路，充电回路与直流电源、锂电池包电性连接，放电回路分别连接主电源模块和锂电池包，通讯控制模块由MCU、电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口组成，电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口分别与MCU电性连接。本实用新型具有热备份功能；电池防反接、电压检测、过充过放保护功能；电源系统运行状态上报、远程控制等功能；可以工作于高温、高湿等环境中，还可以远程实时监控电源状态。

Description

一种具备通讯管理的电源系统

技术领域

本实用新型属于通讯领域，具体涉及一种具备通讯管理的电源系统。

背景技术

作为电子设备的能量来源，电源系统已成为电子系统中非常重要甚至是最为关键的元件。电源系统的可靠性也日益受到重视，尤其是电力系统、舰载、公安交通、金融以及军用设备中，对电源系统的要求更高。电源系统工作在高温或低温、高湿度、冲击等复杂的电磁环境中连续运行，运行中还不允许检修或只能从事简单的维修。而且当前主流电源设计采用模拟电路，不能准确上报电源系统的工作电流、电压以及电池充放电电流、电池电压等。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种具备通讯管理的电源系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种具备通讯管理的电源系统，包括交流电源、直流电源、电池电源、主电源模块及通讯控制模块，所述交流电源、直流电源、电池电源分别与所述主电源模块电性连接，所述电池电源包括锂电池包、充电回路和放电回路，所述充电回路与所述直流电源、锂电池包电性连接，所述放电回路分别连接所述主电源模块和锂电池包，所述通讯控制模块由MCU、电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口组成，所述电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口分别与所述MCU电性连接。

所述交流电源采用四只二极管组成桥式整流电路且内置串接的热敏电阻。

所述直流电源由压敏电阻、电容、共模电感、差模电感和二极管组成两级滤波。

所述充电回路和所述放电回路串行互锁。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型支持交/直流输入，采用交流供电优先模式，可实现交/直流供电自动切换，具有热备份功能；自带电池，具备电池防反接、电压检测、过充过放保护；支持CAN总线通讯，具备电源系统运行状态上报、远程控制等功能；可以工作于高温、高湿等环境中，还可以远程实时监控电源状态。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明，需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本实用新型，而非对本实用新型的限定性解释。

如图1所示，一种具备通讯管理的电源系统，包括交流电源、直流电源、电池电源、主电源模块及通讯控制模块。

交流电源和直流电源分别经过整流变压和整流后后进入主电源模块。当交流电源、直流电源同时工作时，主电源模块取交流电源；当交流电源失电，主电源模块取直流电源；主电源模块输出系统工作所需电源，同时对电池进行充电。当交流电源和直流电源都失电，电池电源通过放电回路进入主电源模块，主电源模块输出系统工作所需电源，从而实现不间断电源系统的不间断工作。在电源系统工作工程中，通讯控制模块，实施采集交流电源、直流电源、电池电源、主电源模块的工作状态，通过CAN总线与外部进行数据交换，同时接收和执行外部控制命令，进行电源系统的开关、电池的充电、放电、活化控制等操作。

交流电源为交流220V电源整流及变压过程。采用四只二极管组成桥式整流电路，整流二极管最大反相承受电压为450V，在交流电的正半周时，通过电容器通过正半周二极管充电到交流电压峰值；在交流电负半周时，电容器通过负半周二极管被充电到交流电压峰值，实现全波整流。配合储能元件电容两端的电压不能突变的特性，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留直流成份，使输出电压平滑，从而实现整流变压的目的。

由于交流电在通电瞬间会产生较大的浪涌电源，所以交流电源加入了负温度系数的热敏电阻，在电流过大时，热敏电阻温度升高，自身阻抗升高以抑制浪涌电流，从而起到保护作用。

直流电源主要进行滤波，由压敏电阻、电容、共模电感、差模电感和二极管组成两级滤波，只需要较低电容值的电容，不仅成本低，性能可靠，还可以有效节约空间。

电池电源包括蓄电池、充电回路、放电回路。蓄电池为18650电池组，馈电电压24V，满电电压37.6V；充电回路和放电回路通过接收通讯控制模块的高低电平控制信号，采用串行互锁控制方式来控制回路的闭合与断开，实现充电回路和放电回路的开启与关闭，从而提高控制的可靠性。

主电源模块专门设计报警性能的电流模式控制器，使用RT电阻和CT电容设置固定开关频率，通过RT电阻充电，使电压达到一定值，为电容CT提供电压参考值，然后再通过内部放电来进行放电，在CT放电期间，振荡器产生一个振荡频率。振荡频率通过控制MOS管，对隔离变压进行开关，从而实现电源的输出。

通讯控制模块由MCU、电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口组成，其中电流采集和电压采集用于采集直流电源电流和电压，对直流电源充电回路和放电回路进行控制，进而对直流电源进行管理。控制指令和CAN接口负责对外通讯。

通讯控制模块对直流电流的管理流程如下，电流采集电路为了采集精度为100ma，范围为0～5A的电流信号，采用了全范围等精度传感器监测直流电源的电流，采集信号经过调理后送至高精度的AD，AD进行电流运算生产数字信号，数字信号经过隔离后进入MCU。电压采集电路采集精度为10mv，范围为0～48V的电压信号，电压传感器监测直流电源的电压，采集信号经过调理后运送至高精度AD，AD进行电压运行产生数字信号，数字信号经过隔离后进入MCU。MCU通过对直流电源的电流、电压信号，进行直流电源管理系统核心计算，包括直流电源的SOC，最大、最小充放电电流，最大、最小充电电压，最大、最小充放电功率,从而对直流电源进行管理。

通讯控制模块的通讯管理流程如下，首先进行系统的初始化，对一些重要的参数进行赋值，对外设进行配置和初始化。通讯控制模块通过控制指令可以从外部设备获得相关的命令并执行，如控制电池电源的充电电压：使能充电电压、过充电压、浮充电压；控制电池电源的充电电流：恒流充电电流、涓流充电电流、过充中止电流。通讯模块通过CAN和外部进行数据交互：电池电源的温度、电压、电流等。

本实用新型支持交/直流输入，采用交流供电优先模式，可实现交/直流供电自动切换，具有热备份功能；自带电池，具备电池防反接、电压检测、过充过放保护；支持CAN总线通讯，具备电源系统运行状态上报、远程控制等功能；可以工作于高温、高湿等环境中，还可以远程实时监控电源状态。本实用新型极大地简化了电路拓扑结构，而且安全可靠，使用方便。

综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (4)

1.一种具备通讯管理的电源系统，其特征在于：包括交流电源、直流电源、电池电源、主电源模块及通讯控制模块，所述交流电源、直流电源、电池电源分别与所述主电源模块电性连接，所述电池电源包括锂电池包、充电回路和放电回路，所述充电回路与所述直流电源、锂电池包电性连接，所述放电回路分别连接所述主电源模块和锂电池包，所述通讯控制模块由MCU、电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口组成，所述电流采集、电压采集、控制指令、CAN接口分别与所述MCU电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种具备通讯管理的电源系统，其特征在于：所述交流电源采用四只二极管组成桥式整流电路且内置串接的热敏电阻。

3.根据权利要求1所述的一种具备通讯管理的电源系统，其特征在于：所述直流电源由压敏电阻、电容、共模电感、差模电感和二极管组成两级滤波。

4.根据权利要求1所述的一种具备通讯管理的电源系统，其特征在于：所述充电回路和所述放电回路串行互锁。

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