CN217642832U - 用于电池包充电的发电机组供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电池包充电的发电机组供电系统，包括发电机组、供电控制模块、交流供电接口和直流充电接口；供电控制模块包括电力转换单元、主控MCU和直流输出采样单元，电力转换单元具有电源输入端、交流输出端、直流输出端和控制信号输入端，电力转换单元的电源输入端与发电机组的供电输出端连接，电力转换单元的直流输出端和直流输出采样单元的信号输入端分别与直流充电接口连接，电力转换单元的控制信号输入端和直流输出采样单元的信号输出端分别与主控MCU连接。本实用新型能够有效防止发电机组的内燃机因功率不足导致过载而出现转速波动或熄火等异常情况。

Description

用于电池包充电的发电机组供电系统

技术领域

本实用新型涉及发电机供电技术领域，尤其涉及一种用于电池包充电的发电机组供电系统。

背景技术

内燃发电机组主要包括内燃机和磁电机，其是一种利用内燃机驱动磁电机以通过磁电机发电的供电设备，按不同的用途分类，内燃发电机组可分为固定式、移动式和自启动式等。

电池包作为一种储能设备，广泛应用于供电系统中，例如，在一些市电匮乏的地区，通常将电池包作为储能电源为工作负载供电。在利用电池包为工作负载供电的应用环境中，通常采用移动式的发电机组为电池包提供直流充电电压进行充电来延长电池包续航时间。由于电池包的充电功率一般较小，而且可以在一定范围内进行适当调节，发电机组在给电池包充电时，一般会同时带动交流负载。

现有的为电池包充电的供电系统中，其通常是根据内燃机在常温、低海拔环境下的额定功率来分配一定的交流出输出功率为交流负载供电和一定的直流输出功率为电池包充电，但是，在高温、高海拔等环境下，发电机组的内燃机的输出功率相对于常温、低海拔环境下的输出功率会出现功率衰减的现象，即发电机组的内燃机在相同转速下，其输出功率会降低，从而导致内燃机的额定输出功率会降低，使得内燃机功率不足，无法满足按照设定的交流输出功率和直流输出功率同时分别为交流负载和电池包供电的需求，从而会导致内燃机因过载而出现转速波动或熄火等异常情况。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型特别创新地提出了一种用于电池包充电的发电机组供电系统，该供电系统能够有效防止发电机组的内燃机因功率不足导致过载而出现转速波动或熄火等异常情况。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种用于电池包充电的发电机组供电系统，该系统包括发电机组、供电控制模块、用于为交流负载供电的交流供电接口和用于连接所述电池包为所述电池包充电的直流充电接口；

所述供电控制模块包括电力转换单元、主控MCU和直流输出采样单元，所述电力转换单元具有电源输入端、交流输出端、直流输出端和控制信号输入端，所述电力转换单元的电源输入端与所述发电机组的供电输出端连接，所述电力转换单元的直流输出端和所述直流输出采样单元的信号输入端分别与所述直流充电接口连接，所述电力转换单元的控制信号输入端和所述直流输出采样单元的信号输出端分别与所述主控MCU连接，其中，

所述电力转换单元用于将所述发电机组的供电输出端输出的电压转换为预设第一电压阈值范围内的交流电为交流负载供电和预设第二电压阈值范围内的直流电为所述电池包充电；

所述直流输出采样单元用于采样所述直流充电接口输出的直流电压信号，并将采样到的直流电压信号传输至所述主控MCU；

所述主控MCU用于根据接收到的所述直流电压信号调节所述电力转换单元的直流输出端的输出功率，当直流电压信号低于预设电压时，所述主控MCU控制所述电力转换单元降低其直流输出端的输出电压，以降低所述电力转换单元的直流输出功率。

优选地，所述直流输出采样单元包括直流电压传感器和信号调理电路，所述直流电压传感器的信号输入端作为所述直流输出采样单元的信号输入端与所述直流充电接口连接，所述直流电压传感器的信号输出端与所述信号调理电路的信号输入端连接，所述信号调理电路的信号输出端作为所述直流输出采样单元的信号输出端与所述主控MCU的电压采样信号输入端连接。

优选地，所述信号调理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路和模数转换电路，所述放大电路的输入端作为所述信号调理电路的信号输入端与所述直流电压传感器的输出端连接，所述模数转换电路的输出端作为所述信号调理电路的信号输出端与所述主控MCU的电压采样信号输入端连接。

优选地，所述发电机组包括内燃机和磁电机，所述内燃机的动力输出端与所述磁电机的动力输入端驱动连接以带动所述磁电机旋转发电，所述磁电机的电力输出端作为所述发电机组的供电输出端与所述电力转换单元的电源输入端连接。

优选地，所述磁电机为三相永磁同步发电机，其用于在所述内燃机的驱动下输出三相交流电。

优选地，所述电力转换单元包括整流稳压电路、逆变电路和DC-DC转换电路，所述整流稳压电路的输入端作为所述电力转换单元的电源输入端与所述磁电机的电力输出端连接，所述逆变电路的输入端和DC-DC转换电路的输入端分别与所述整流稳压电路的输出端连接，所述逆变电路的输出端作为所述电力转换单元的交流输出端与所述交流供电接口连接，所述DC-DC转换电路的输出端作为所述电力转换单元的直流输出端与所述电池包连接，所述DC-DC转换电路的控制端作为所述电力转换单元的控制信号输入端与所述主控MCU的控制信号输出端连接。

优选地，所述整流稳压电路包括依次连接的整流子电路、滤波子电路和稳压子电路，所述整流子电路的输入端与所述磁电机的电力输出端连接，所述逆变电路的输入端和DC-DC转换电路的输入端分别与所述稳压子电压的输出端连接。

优选地，所述用于电池包充电的发电机组供电系统还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控MCU的显示控制输出端连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过直流输出采样单元采样电力转换单元的直流输出端的输出电压，主控MCU将采样得到的直流电压信号和预设电压进行比较，根据比较结果来判断发电机组的输出功率是否不足，根据发电机组的当前输出功率情况动态调节电池包的充电功率，从而在高温、高海拔等环境下发电机组的内燃机功率不足的情况下通过降低电池包充电功率来保证交流负载的正常供电，通过充电功率的自适应调整使得交流输出功率和直流输出功率之和与发电机组出现功率衰减后的当前输出功率相适配，有效防止发电机组的内燃机因功率不足导致过载而出现转速波动或熄火等异常情况。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例提供的一种用于电池包充电的发电机组供电系统的原理框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于电池包充电的发电机组供电系统，该系统包括发电机组1、供电控制模块2、用于为交流负载供电的交流供电接口3和用于连接电池包为电池包充电的直流充电接口4；供电控制模块2包括电力转换单元21、主控MCU22和直流输出采样单元23，电力转换单元21具有电源输入端、交流输出端、直流输出端和控制信号输入端，电力转换单元21的电源输入端与发电机组1的供电输出端连接，电力转换单元21的直流输出端和直流输出采样单元23的信号输入端分别与直流充电接口4连接，电力转换单元21的控制信号输入端和直流输出采样单元23的信号输出端分别与主控MCU22连接。

电力转换单元21用于将发电机组1的供电输出端输出的电压转换为预设第一电压阈值范围内的交流电为交流负载供电和预设第二电压阈值范围内的直流电为电池包充电；直流输出采样单元23用于采样直流充电接口4输出的直流电压信号，并将采样到的直流电压信号传输至主控MCU22；主控MCU22用于根据接收到的直流电压信号调节电力转换单元21的直流输出端的输出功率，当直流电压信号低于预设电压时，主控MCU22控制电力转换单元21降低其直流输出端的输出电压，以降低电力转换单元21的直流输出功率。具体地，第一电压阈值范围为交流负载的交流供电电压范围，第二电压阈值范围为电池包充电的直流充电电压范围，可以根据需要具体设定。

具体地，在本实施例中，发电机组1包括内燃机11和磁电机12，内燃机11的动力输出端与磁电机12的动力输入端驱动连接以带动磁电机12旋转发电，磁电机12的电力输出端作为发电机组1的供电输出端与电力转换单元21的电源输入端连接。具体地，磁电机12为三相永磁同步发电机，其用于在内燃机11的驱动下输出三相交流电。永磁同步发电机的转子上使用了永磁体，无励磁损耗，无电刷和滑环之间的磨擦损耗和接触电损耗，更加节能。

本实施例的用于电池包充电的发电机组供电系统的工作原理如下：

供电系统启动后，通过直流输出采样单元23采样电力转换单元21的直流输出端的输出电压，主控MCU22将采样得到的直流电压信号和预设电压进行比较，根据比较结果来判断发电机组1的内燃机11的输出功率是否不足(当发电机组1的内燃机11的输出功率不足时，主控MCU22采样得到的直流电压信号会低于预设电压)，当直流电压信号低于预设电压时，主控MCU22控制电力转换单元21降低其直流输出端的输出电压，以降低电力转换单元21的直流输出功率(即降低电池包的充电功率)，从而降低电力转换单元21的总的输出功率。这样，根据发电机组1的内燃机11的当前输出功率情况动态调节电池包的充电功率，从而在高温、高海拔等环境下发电机组1的内燃机11功率不足的情况下通过降低电池包充电功率来保证交流负载的正常供电，通过充电功率的自适应调整使得交流输出功率和直流输出功率之和与发电机组1的内燃机11出现功率衰减后的当前输出功率相适配，有效防止发电机组1的内燃机11的内燃机11因功率不足导致过载而出现转速波动或熄火等异常情况。

具体地，上述预设电压可以通过测量发电机组1的内燃机11正常工作和过载工作这两个不同的工况下电力转换单元21的直流输出端的输出电压的变化情况来确定的。

需要说明的是，主控MCU22的根据接收到的直流电压信号调节电力转换单元21的直流输出端的输出功率的功能，可以通过主控MCU22内部的阈值存储器、比较器和电力转换单元21内部的PWM调压电路实现，该控制过程涉及控制电路是成熟的现有技术，不涉及对程序本身的改进。具体为主控MCU22将接收到的直流电压信号和从阈值存储器中读取到的预设电压分别通过比较器的两个输入端输入至比较器，比较器将二者进行比较，并根据比较结果从输出端输出相应的高低电平信号作为触发信号来触发电力转换单元21内部的PWM调压电路通过控制电路中开关管元件闭合和断开的时间来控制输出电压，通过脉宽调制来降低电力转换单元21的直流输出端的输出电压，从而降低了直流输出端的输出功率。

在一个实施例中，直流输出采样单元23包括直流电压传感器231和信号调理电路232，直流电压传感器231的信号输入端作为直流输出采样单元23的信号输入端与直流充电接口4连接，直流电压传感器231的信号输出端与信号调理电路232的信号输入端连接，信号调理电路232的信号输出端作为直流输出采样单元23的信号输出端与主控MCU22的电压采样信号输入端连接。直流电压传感器231采样直流充电接口4处的模拟量的直流电压信号并传输至信号调理电路232，信号调理电路232将该模拟量的直流电压信号变换为主控MCU22能够识别的处理的数字量的直流电压信号。

具体地，信号调理电路232包括依次连接的放大电路、滤波电路和模数转换电路，放大电路的输入端作为信号调理电路232的信号输入端与直流电压传感器231的输出端连接，模数转换电路的输出端作为信号调理电路232的信号输出端与主控MCU22的电压采样信号输入端连接。信号调理过程中，首先通过放大电路将直流电压传感器231采集的微弱的模拟量的直流电压信号放大到所需的幅度值，然后通过滤波电路滤去放大后的直流电压信号中的干扰信号，最后，通过模数转换电路将滤波后的模拟量的直流电压信号转换为数字量的直流电压信号后输出至主控MCU22。

在一个实施例中，电力转换单元21包括整流稳压电路211、逆变电路212和DC-DC转换电路213，整流稳压电路211的输入端作为电力转换单元21的电源输入端与磁电机12的电力输出端连接，逆变电路212的输入端和DC-DC转换电路213的输入端分别与整流稳压电路211的输出端连接，逆变电路212的输出端作为电力转换单元21的交流输出端与交流供电接口3连接，DC-DC转换电路213的输出端作为电力转换单元21的直流输出端与电池包连接，DC-DC转换电路213的控制端作为电力转换单元21的控制信号输入端与主控MCU22的控制信号输出端连接。整流稳压电路211将磁电机12输出的三相交流电转换为设定的直流电压后分别输出至逆变电路212和DC-DC转换电路213，逆变电路212将整流稳压电路211输出的直流电压进行逆变和调压后从电力转换单元21的交流输出端输出交流电压为交流负载供电，DC-DC转换电路213将整流稳压电路211输出的直流电压进行电压转换从电力转换单元21的直流输出端输出直流电压为电池包充电。

在一个实施例中，整流稳压电路211包括依次连接的整流子电路、滤波子电路和稳压子电路，整流子电路的输入端与磁电机12的电力输出端连接，逆变电路212的输入端和DC-DC转换电路213的输入端分别与稳压子电压的输出端连接。整流子电路利用整流二极管的单向导电性将磁电机12输出的三相交流电转换成单方向的脉动直流电压，滤波子电路滤除整流子电路整流后得到的脉动直流电压中的交流成分，得到平滑的直流电压，稳压子电路将滤波子电路滤波后得到的直流电压稳压至一定范围内，便于后续处理。

在一个实施例中，用于电池包充电的发电机组供电系统还包括显示模块5，显示模块5的输入端与主控MCU22的显示控制输出端连接。主控MCU22将采样得到的直流电压值等参数实时输出至显示模块5进行显示，便于用户更直观地了解供电系统的工作状态。具体地，显示模块5为LCD显示屏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，包括发电机组、供电控制模块、用于为交流负载供电的交流供电接口和用于连接所述电池包为所述电池包充电的直流充电接口；

所述供电控制模块包括电力转换单元、主控MCU和直流输出采样单元，所述电力转换单元具有电源输入端、交流输出端、直流输出端和控制信号输入端，所述电力转换单元的电源输入端与所述发电机组的供电输出端连接，所述电力转换单元的直流输出端和所述直流输出采样单元的信号输入端分别与所述直流充电接口连接，所述电力转换单元的控制信号输入端和所述直流输出采样单元的信号输出端分别与所述主控MCU连接，其中，

所述电力转换单元用于将所述发电机组的供电输出端输出的电压转换为预设第一电压阈值范围内的交流电为交流负载供电和预设第二电压阈值范围内的直流电为所述电池包充电；

所述直流输出采样单元用于采样所述直流充电接口输出的直流电压信号，并将采样到的直流电压信号传输至所述主控MCU；

所述主控MCU用于根据接收到的所述直流电压信号调节所述电力转换单元的直流输出端的输出功率，当直流电压信号低于预设电压时，所述主控MCU控制所述电力转换单元降低其直流输出端的输出电压，以降低所述电力转换单元的直流输出功率。

2.根据权利要求1所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述直流输出采样单元包括直流电压传感器和信号调理电路，所述直流电压传感器的信号输入端作为所述直流输出采样单元的信号输入端与所述直流充电接口连接，所述直流电压传感器的信号输出端与所述信号调理电路的信号输入端连接，所述信号调理电路的信号输出端作为所述直流输出采样单元的信号输出端与所述主控MCU的电压采样信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述信号调理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路和模数转换电路，所述放大电路的输入端作为所述信号调理电路的信号输入端与所述直流电压传感器的输出端连接，所述模数转换电路的输出端作为所述信号调理电路的信号输出端与所述主控MCU的电压采样信号输入端连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述发电机组包括内燃机和磁电机，所述内燃机的动力输出端与所述磁电机的动力输入端驱动连接以带动所述磁电机旋转发电，所述磁电机的电力输出端作为所述发电机组的供电输出端与所述电力转换单元的电源输入端连接。

5.根据权利要求4所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述磁电机为三相永磁同步发电机，其用于在所述内燃机的驱动下输出三相交流电。

6.根据权利要求5所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述电力转换单元包括整流稳压电路、逆变电路和DC-DC转换电路，所述整流稳压电路的输入端作为所述电力转换单元的电源输入端与所述磁电机的电力输出端连接，所述逆变电路的输入端和DC-DC转换电路的输入端分别与所述整流稳压电路的输出端连接，所述逆变电路的输出端作为所述电力转换单元的交流输出端与所述交流供电接口连接，所述DC-DC转换电路的输出端作为所述电力转换单元的直流输出端与所述电池包连接，所述DC-DC转换电路的控制端作为所述电力转换单元的控制信号输入端与所述主控MCU的控制信号输出端连接。

7.根据权利要求6所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，所述整流稳压电路包括依次连接的整流子电路、滤波子电路和稳压子电路，所述整流子电路的输入端与所述磁电机的电力输出端连接，所述逆变电路的输入端和DC-DC转换电路的输入端分别与所述稳压子电压的输出端连接。

8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的用于电池包充电的发电机组供电系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控MCU的显示控制输出端连接。

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