JP7057924B2 - 負荷電源付き充放電管理システム - Google Patents

Description

本発明は、電源管理技術の分野に関し、具体的には負荷電源付き充放電管理システムに関する。

従来の電源管理は、一般には、蓄電池リモートメンテナンス機器で構築される充放電管理システムによりリモート充放電管理を行なっていた。従来の充放電回路は、充電時に満充電できないことにより不足電圧となり、充電後の蓄電池に蓄積される電気エネルギーが標準に達することができない場合が多い（例えば中国出願ＣＮ２０１８１１１９４６７４４に記載の充放電回路）。

従来技術の欠点に対して、本発明は、蓄電池を満充電できないことによる不足電圧を回避できる充放電回路を有する負荷電源付き充放電管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、リモート制御プラットフォームと、リモート制御プラットフォームに通信接続された電源管理端末とを含み、前記電源管理端末は、キャビネットと、キャビネット内に設けられた論理モジュール、蓄電池、及び放電モジュールとを含み、前記制御プラットフォームは論理モジュールに通信接続され、前記蓄電池は論理モジュールにより放電モジュールに電気的接続される負荷電源付き充放電管理システムであって、前記論理モジュールは、切替回路とスイッチ回路とを含み、前記切替回路は、２つの蓄電池の間に接続され、給電を切り替え、前記スイッチ回路は、蓄電池と商用電源回路との間に接続され、前記スイッチ回路は、蓄電池と商用電源回路との間に接続されたスイッチＺＹ２と、スイッチＺＹ２の両端に並列接続されたフライバック回路と、スイッチＺＹ２の両端に並列接続されたバイパススイッチＪＰ２とを含み、前記フライバック回路は、ダイオードＤ２と、制御可能なスイッチＰ２とを含み、前記ダイオードＤ２の正極は、スイッチＺＹ２の商用電源回路に対向する一端に接続され、前記制御可能なスイッチＰ２の両端は、それぞれスイッチＺＹ２の蓄電池に対向する一端及びダイオードＤ２の負極に接続され、前記制御可能なスイッチＰ２の制御端と蓄電池との間に論理制御回路がさらに接続され、蓄電池が充電容量の上限に達したときに、論理制御回路により制御可能なスイッチＰ２のオフを制御することを特徴とする、負荷電源付き充放電管理システムが提供される。

さらに、前記論理制御回路は、蓄電池容量サンプリング回路と、比較モジュールと、タイムリレーとを含み、前記タイムリレーは、比較モジュールと制御可能なスイッチＰ２の制御端との間に接続され、前記蓄電池容量サンプリング回路は比較モジュールに電気的接続され、
比較モジュールが受信した蓄電池容量サンプリング回路により採取された蓄電池電圧が充電容量の上限に達したときに、タイムリレーが計時するように制御される。

さらに、前記比較モジュールは、一次比較回路と、二次比較回路と、コンデンサバンクと、一次トライオードと、二次トライオードとを含み、
前記一次比較回路及び二次比較回路の入力端は、いずれも蓄電池容量サンプリング回路に接続され、サンプリング電圧を取得し、前記一次比較回路の出力端は、一次トライオードのベース電極に接続され、前記一次トライオードのコレクタは、サンプリング回路に接続され、電源としてサンプリング電圧を取得し、前記一次トライオードのエミッタは、コンデンサバンクに接続されて電源を充電し、前記二次トライオードのコレクタは、コンデンサバンクに接続され、コンデンサバンクの蓄電電源を取得し、前記二次比較回路の出力端は、二次トライオードのベース電極に接続され、前記二次トライオードのエミッタは、タイムリレーの制御端に接続され、二次トライオードがホッピングレベルをタイムリレーに送信すると、タイムリレーは計時し始める。

さらに、上記バイパススイッチＪＰ２は、ナイフゲートヒューズである。

さらに、前記バイパススイッチＪＰ２は、取付溝が開設された固定ケースと、取付溝に適合する取付ケースとを含み、前記固定ケースには、スイッチＺＹ２の両端に接続するための配線ターミナルが設けられ、前記取付ケースは、取付溝内に反転可能に取り付けられ、取付ケースが取付溝内へ所定位置に反転すると、取付ケース上のヒューズは配線ターミナルに接続され、ヒューズを介してスイッチＺＹ２の両端が接続される。

さらに、前記取付ケースの上側にヒューズを収容するための収容溝が開設され、前記収容溝の底部にバネが設けられ、ヒューズが収容溝に直立に配置されている場合、ヒューズの一端はバネに当接し、
取付ケースが取付溝内に反転すると、ヒューズにおけるバネの反対端は取付溝の溝壁に当接しかつ溝壁により押圧され、取付ケースが所定位置に反転すると、ヒューズの両端は、それぞれ対応する配線ターミナルに接続される。

さらに、前記取付ケースの取付溝が開設された側面に、配線ターミナルが接続するための窓が開設され、取付ケースが所定位置に反転すると、ヒューズのバネに対向する一端は、窓を介して配線ターミナルに接続される。

本発明は、以下の有益な効果を有する。従来の充放電回路は、充電時にフライホイールダイオードが長時間導通状態であり、この場合、充電電圧の向上により充電モジュールから通信電源への負荷給電を引き起こし、充電モジュールが過負荷になり、さらにダイオードが過負荷して焼損する問題がある。従来技術において、充電モジュールの充電電圧が通信電源の電圧と一致すると、スイッチＺＹ２はオンになり、このとき充電モジュールは動作を停止することで蓄電池を満充電できず、充電効果が低下することがある。本発明によれば、蓄電池の電圧及び制御可能なスイッチＰ２が連動し、論理制御回路を設けて論理制御回路により蓄電池の電圧を取得し、制御可能なスイッチＰ２のオン・オフを制御することにより、蓄電池が満充電に達するまで、制御可能なスイッチＰ２はオフ状態であり、蓄電池が満充電に達すると、制御可能なスイッチＰ２はオンにされ、これによって、ダイオードＤ２の長時間導通により蓄電池を満充電できないことがない。切替回路により２つの蓄電池及び電力を出力する２つの回路を接続することにより、電力を出力する２つ回路が出力する電源はより安定する。スイッチＺＹ２は、主スイッチとして蓄電池の放電と充電に用いられる。設けられるバイパススイッチＪＰ２は、スペアスイッチである。スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２が損害した場合、手動でバイパススイッチＪＰ２をオン・オフにすることにより蓄電池が給電するか否かを制御することができ、これによって、スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２の修理過程において引き続き給電可能である。

本発明の論理モジュールの回路構造の模式図である。 本発明の１つのバイパススイッチＪＰ２の実施例の構造の斜視図である。 本発明の１つのバイパススイッチＪＰ２の実施例の構造の断面模式図である。

以下、図面及び実施例により本発明をさらに説明する。

図１から３に示すように、本実施例に係る負荷電源付き充放電管理システムは、リモート制御プラットフォームと、リモート制御プラットフォームに通信接続される電源管理端末とを含み、電源管理端末は、キャビネットと、キャビネット内に設けられた論理モジュール、蓄電池パック、放電モジュールとを含み、制御プラットフォームは、論理モジュールに通信接続され、蓄電池パックは、論理モジュールを介して放電モジュールに電気的接続され、論理モジュールは、切替回路１と、スイッチ回路２とを含み、切替回路１は、２つの蓄電池の間に接続され、給電を切り替えるものであり、スイッチ回路２は、蓄電池と商用電源回路との間に接続され、スイッチ回路２は、蓄電池と商用電源回路との間に接続されたスイッチＺＹ２と、スイッチＺＹ２の両端に並列接続されたフライバック回路と、スイッチＺＹ２の両端に並列接続されたバイパススイッチＪＰ２とを含む。論理制御回路３は、蓄電池容量サンプリング回路４と、比較モジュール５と、タイムリレー６とを含み、タイムリレー６は、比較モジュール５と制御可能なスイッチＰ２の制御端との間に接続され、蓄電池容量サンプリング回路４は、比較モジュール５に電気的接続され、比較モジュール５が受信した蓄電池容量サンプリング回路４によりサンプリングされた蓄電池電圧が充電容量の上限に達した場合、タイムリレーが計時するように制御される。

従来の充放電回路は、充電時にフライホイールダイオードが長時間導通状態にあるので、蓄電池を満充電できず、充電効果が悪い。本発明によれば、蓄電池の電圧及び制御可能なスイッチＰ２が連動し、論理制御回路３を設けて論理制御回路３により蓄電池の電圧を取得し、制御可能なスイッチＰ２のオン・オフを制御することにより、蓄電池が満充電に達するまで、制御可能なスイッチＰ２はオフ状態であり、蓄電池が満充電に達すると、制御可能なスイッチＰ２はオンにされ、これによって、ダイオードＤ２の長時間導通により蓄電池を満充電できず、不足電圧状態となることがない。切替回路１により２つの蓄電池及び電力を出力する２つの回路を接続することにより、電力を出力する２つ回路が出力する電源はより安定する（図１）。スイッチＺＹ２は、主スイッチとして蓄電池の放電と充電に用いられる。設けられるバイパススイッチＪＰ２は、スペアスイッチである。スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２が損害した場合、手動でバイパススイッチＪＰ２をオン・オフにすることにより蓄電池が給電するか否かを制御することができ、これによって、スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２の修理過程において引き続き給電可能である。

切替回路１は、図１のスイッチＢＹ２、ダイオードＤ４、スイッチＢＹ１、ダイオードＤ３から構成される回路である。

また、論理制御回路３は、蓄電池容量サンプリング回路４と、比較モジュール５と、タイムリレー６とを含む。タイムリレー６は、比較モジュール５と制御可能なスイッチＰ２の制御端との間に接続され、蓄電池容量サンプリング回路４は、比較モジュール５に電気的接続される。比較モジュール５が受信した蓄電池容量サンプリング回路４により採取された蓄電池電圧が充電容量の上限に達した場合、タイムリレーが計時するように制御される。

従来技術では、一般的に制御器によりスイッチＺＹ２を制御する。しかし、この制御方式は、制御器モジュールを増設する必要があるので、コストが高い。本発明は、基本的なディスクリート素子で構成される回路を用いて構築することにより、コストは大幅に削減される。具体的には、蓄電池容量サンプリング回路４により蓄電池の現在の容量をサンプリングし、比較モジュール５に送信し、比較モジュール５が比較した結果、蓄電池の現在の蓄電が要求に達した場合、タイムリレー６に信号を出力し、タイムリレー６により時間遅延することにより給電の安定性を確保する。

さらに、上記比較モジュール５は、一次比較回路７と、二次比較回路８と、コンデンサバンク９と、一次トライオード１０と、二次トライオード１１とを含む。上記一次比較回路７及び二次比較回路８の入力端は、いずれも蓄電池容量サンプリング回路４に接続され、サンプリング電圧を取得する。上記一次比較回路７の出力端は、一次トライオード１０のベース電極に接続される。上記一次トライオード１０のコレクタは、サンプリング回路に接続され、電源としてサンプリング電圧を取得する。上記一次トライオード１０のエミッタは、コンデンサバンク９に接続され、電源を充電する。上記二次トライオード１１のコレクタは、コンデンサバンク９に接続されてコンデンサバンク９の蓄電電源を取得する。上記二次比較回路８の出力端は、二次トライオード１１のベース電極に接続され、上記二次トライオード１１のエミッタは、タイムリレー６の制御端に接続される。二次トライオード１１がホッピングレベルをタイムリレー６に送信するときに、タイムリレー６は計時し始める。

蓄電池容量サンプリング回路４がサンプリングして現在蓄電池に蓄積した電気エネルギーを得た後、一次比較回路７及び二次比較回路８に同時に伝達し、蓄電池の充電過程において、そのリアルタイムの電気エネルギーが標準に達するわけではなく、この場合、二次比較回路８は、二次トライオード１１のオフを制御する信号を出力し、一次比較回路７は、一次トライオード１０の導通を制御する信号を出力する。一次トライオード１０が導通した後、蓄電池容量サンプリング回路４は、サンプリングして電気エネルギーを取得し、一次トライオード１０によりコンデンサバンク９に伝達する。コンデンサバンク９は、複数のコンデンサが並列接続して構成され、蓄電池が満充電になった場合、一次電圧比較回路は、一次トライオード１０のオフを制御する信号を出力し、二次電圧比較回路は、二次トライオード１１の導通を制御する信号を出力する。この場合、二次トライオード１１は導通し、コンデンサバンク９は二次トライオード１１によりタイムリレー６に放電し、さらにタイムリレー６が計時するように制御する。コンデンサバンク９の放電によりタイムリレー６の計時を制御することは、電圧比較電路により比較された信号をタイムリレー６にフィードバックする場合よりも、放電過程はより安定し、比較電路におけるオペアンプにクリティカルジッタ現象が発生することが回避され、コンデンサバンク９がしばらく放電したら電気エネルギーが完全に消耗され、この場合、タイムリレー６への信号出力を自動的に停止させることで、遅延と安定化の効果を有し、タイムリレー６の計時、導通と合わせて、より安定した給電作用を奏する。

好ましい実施例において、バイパススイッチＪＰ２はナイフゲートヒューズである。

バイパススイッチＪＰ２は、ナイフゲートヒューズである。この場合、バイパススイッチＪＰ２は、スイッチとして作用でき、ヒューズとしても作用できる。スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２を修理する際に、まずバイパススイッチＪＰ２を入れて一時的に電力を供給し、給電過程において短絡などの現象によるスイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２の損害を防止することができる。ヒューズが溶断すると、バイパススイッチＪＰ２は自動的にオフになることにより、回路の安全性が向上する。また、本発明は、緊急時の一時的給電にも適する。スイッチＺＹ２、ダイオードＤ２、制御可能なスイッチＰ２が壊れた場合、バイパススイッチＪＰ２を切って回路を検査してからスイッチを入れる必要がある。そうすると、時間がかかり、タイムリに給電することができない。これに対して、本発明では、事前に検査する必要がなく、バイパススイッチＪＰ２を直接入ればよい。回路に問題があるとヒューズが溶断し、回路が直接切断され、その後、回路を検査すればよい。これによって、緊急時の給電に適用できる。

他の好ましい実施例において、バイパススイッチＪＰ２は、取付溝１３が開設された固定ケース１２と、取付溝１３に適合する取付ケース１４とを含む。固定ケース１２には、スイッチＺＹ２の両端をそれぞれ接続するための配線ターミナル１５が設けられ、取付ケース１４は、取付溝１３内に反転可能に取り付けられる。取付ケース１４が取付溝１３内へ所定位置に反転した後、取付ケース１４上のヒューズ１６が配線ターミナル１５に接続され、ヒューズ１６を介してスイッチＺＹ２の両端が接続される。

図２、３に示すように、固定ケース１２が配線ターミナル１５によりスイッチＺＹ２の両端に接続されるようにキャビネット内に設けられることにより、取付ケース１４の反転によりヒューズ１６の接続と切断が快速に切り替えることができる。この構造をナイフゲートヒューズの代わりに使用することにより、ナイフゲートヒューズにより達成可能な技術的効果を実現することができる。

さらに、取付ケース１４の上側にヒューズ１６を収容する収容溝１７が開設され、収容溝１７の底部にバネ１８が設けられ、ヒューズ１６が収容溝１７に直立に配置されている場合、ヒューズ１６の一端はバネ１８に当接する。取付ケース１４が取付溝１３内へ反転すると、ヒューズ１６におけるバネ１８の反対端は取付溝１３の溝壁に当接しかつ溝壁に押圧され、取付ケース１４が所定位置に反転すると、ヒューズ１６の両端は、それぞれ対応する配線ターミナル１５に接続される。

ユーザがヒューズ１６を交換する際に、新しいヒューズ１６を収容溝１７に直接挿入し、次いで取付ケース１４を固定ケース１２に向かって反転させて収容溝１７内に入れることができる。この場合、収容溝１７内のヒューズ１６は配線ターミナル１５に接続され、設けられたバネ１８のヒューズ１６に対する弾力及び取付溝１３のヒューズ１６に対する反作用力によりヒューズ１６が押圧されることで、取付ケース１４での反転過程においてヒューズ１６がより安定する。

さらに、取付ケース１４の取付溝１３が開設された側面には配線ターミナル１５が接続するための窓１９が開設され、取付ケース１４が所定位置に反転すると、ヒューズ１６のバネ１８に対向する一端は窓１９を介して配線ターミナル１５に接続される。

窓１９の開設により、配線ターミナル１５とヒューズ１６の接点との接続はより容易になり、組み合立てはより早く便利である。

本発明の保護範囲は、上述の実施形態に限定されず、本発明の思想に属する技術的解決策は、本発明の保護範囲に属する。当業者にとって、本発明の原理から逸脱することのないいくつかの改善および修正もまた、本発明の保護の範囲と見なされるべきである。

１ 切替回路、
２ スイッチ回路、
３ 論理制御回路、
４ 蓄電池容量サンプリング回路、
５ 比較モジュール、
６ タイムリレー、
７ 一次比較回路、
８ 二次比較回路、
９ コンデンサバンク、
１０ 一次トライオード、
１１ 二次トライオード、
１２ 固定ケース、
１３ 取付溝、
１４ 取付ケース、
１５ 配線ターミナル、
１６ ヒューズ、
１７ 収容溝、
１８ バネ、
１９ 窓。

Claims (7)

1. リモート制御プラットフォームと、前記リモート制御プラットフォームに通信接続された電源管理端末とを含み、前記電源管理端末は、キャビネットと、前記キャビネット内に設けられた論理モジュール、蓄電池及び充電モジュールとを含み、前記リモート制御プラットフォームは前記論理モジュールに通信接続され、前記蓄電池は前記論理モジュールにより前記充電モジュールに電気的接続される負荷電源付き充放電管理システムであって、
   前記論理モジュールは、切替回路（１）とスイッチ回路（２）とを含み、
   前記切替回路（１）は、２つの前記蓄電池の間に接続されることにより給電の切り替えを行い、
   前記スイッチ回路（２）は、前記蓄電池と商用電源回路との間に接続され、前記スイッチ回路（２）は、前記蓄電池と前記商用電源回路との間に接続され、前記蓄電池の放電と充電に用いられるスイッチＺＹ２と、前記スイッチＺＹ２の両端に並列接続されたフライバック回路と、前記スイッチＺＹ２の両端に並列接続され、手動でオンオフできるバイパススイッチＪＰ２とを含み、
   前記フライバック回路は、ダイオードＤ２と、制御可能なスイッチＰ２とを含み、前記ダイオードＤ２の正極は、前記スイッチＺＹ２の前記商用電源回路に対向する一端に接続され、前記制御可能なスイッチＰ２の両端は、それぞれ前記スイッチＺＹ２の前記蓄電池に対向する一端及び前記ダイオードＤ２の負極に接続され、
   前記制御可能なスイッチＰ２の制御端と前記蓄電池との間に論理制御回路（３）がさらに接続され、前記蓄電池が充電容量の上限に達したときに、前記論理制御回路（３）により前記制御可能なスイッチＰ２がオン制御されることを特徴とする、負荷電源付き充放電管理システム。
2. 前記論理制御回路（３）は、蓄電池容量サンプリング回路（４）と、比較モジュール（５）と、タイムリレー（６）とを含み、
   前記タイムリレー（６）は、前記比較モジュール（５）と前記制御可能なスイッチＰ２の制御端との間に接続されて前記制御可能なスイッチＰ２のオンオフを制御でき、前記蓄電池容量サンプリング回路（４）は前記比較モジュール（５）に電気的接続され、前記蓄電池の電圧をサンプリングして前記比較モジュール（５）に送信でき、
   前記比較モジュール（５）が受信した前記蓄電池容量サンプリング回路（４）により採取された前記蓄電池の電圧が充電容量の上限に達したときに前記タイムリレー（６）に信号を出力し、前記タイムリレー（６）が計時するように制御されることを特徴とする、請求項１に記載の負荷電源付き充放電管理システム。
3. 前記比較モジュール（５）は、一次比較回路（７）と、二次比較回路（８）と、コンデンサバンク（９）と、一次トライオード（１０）と、二次トライオード（１１）とを含み、
   前記一次比較回路（７）及び前記二次比較回路（８）の入力端は、いずれも前記蓄電池容量サンプリング回路（４）に接続されることによりサンプリングした前記蓄電池のサンプリング電圧を取得し、
   前記一次比較回路（７）の出力端は、前記一次トライオード（１０）のベース電極に接続され、前記一次トライオード（１０）のコレクタは、前記蓄電池容量サンプリング回路に接続されることにより取得した前記サンプリング電圧を電源とし、前記一次トライオード（１０）のエミッタは、前記コンデンサバンク（９）に接続されることにより電源による充電に供し、
   前記二次トライオード（１１）のコレクタは、前記コンデンサバンク（９）に接続されることにより前記コンデンサバンク（９）から蓄電された電源を取得し、前記二次比較回路（８）の出力端は、前記二次トライオード（１１）のベース電極に接続され、前記二次トライオード（１１）のエミッタは、前記タイムリレー（６）の制御端に接続され、前記二次トライオード（１１）がホッピングレベルを前記タイムリレー（６）に送信すると、前記タイムリレー（６）は計時し始めることを特徴とする、請求項２に記載の負荷電源付き充放電管理システム。
4. 前記バイパススイッチＪＰ２は、ナイフゲートヒューズであることを特徴とする、請求項１に記載の負荷電源付き充放電管理システム。
5. 前記バイパススイッチＪＰ２は、一側面に取付溝（１３）が開設された固定ケース（１２）と、前記取付溝（１３）の大きさに適合する取付ケース（１４）とを含み、
   前記固定ケース（１２）の前記取付溝（１３）の奥側の面には、前記スイッチＺＹ２の両端にそれぞれ接続するための配線ターミナル（１５）が２つ設けられ、前記取付ケース（１４）は、前記取付溝（１３）内に取り出し可能に取り付けられ、前記取付ケース（１４）が前記取付溝（１３）内へ所定位置まで取付られると、前記取付ケース（１４）上のヒューズ（１６）の両端は２つの前記配線ターミナル（１５）にそれぞれ接続され、前記ヒューズ（１６）を介して前記スイッチＺＹ２の両端が接続されることを特徴とする、請求項１に記載の負荷電源付き充放電管理システム。
6. 前記取付ケース（１４）の上側に前記ヒューズ（１６）を収容するための収容溝（１７）が開設され、前記収容溝（１７）の底部にバネ（１８）が設けられ、前記ヒューズ（１６）が前記収容溝（１７）に直立に配置されている場合、前記ヒューズ（１６）の一端は前記バネ（１８）に当接し、
   前記取付ケース（１４）が前記取付溝（１３）内に取付られると、前記ヒューズ（１６）における前記バネ（１８）の反対端は前記取付溝（１３）の溝壁に当接しかつ溝壁により押圧され、前記取付ケース（１４）が所定位置まで取付られると、前記ヒューズ（１６）の両端は、それぞれ対応する配線ターミナル（１５）に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の負荷電源付き充放電管理システム。
7. 前記取付ケース（１４）の前記取付溝（１３）に向かっている側面に、前記配線ターミナル（１５）との接続に供される窓（１９）が開設され、前記取付ケース（１４）が所定位置まで取付られると、前記ヒューズ（１６）の前記バネ（１８）に対向する一端は、前記窓（１９）を介して前記配線ターミナル（１５）に接続されることを特徴とする、請求項６に記載の負荷電源付き充放電管理システム。

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