電力自動切換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電力自動切換器，包括一個外殼，在外殼上設(shè)有市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口；在外殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子P1，分別置于外殼上的市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口內(nèi)。在電路板上設(shè)有市電輸入端子P1至市電輸出端子J1的一路通路，以及逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子J1的另一路通路。這兩路通路依靠繼電器吸合導(dǎo)通，并且依靠光電耦合器等元件來自動切換。本實用新型可自動判斷使用何種供電電源，省去人為操作連接，切換留有安全死區(qū)，更加安全可靠。
【專利說明】電力自動切換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種供電切換裝置，尤其是一種為交通工具提供電力自動切換的
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]大型客車、公交車、擺渡車等使用大容量電池的交通工具上通常都配備有逆變電源，為車載設(shè)備供電。而其在泊車點停車熄火后，若繼續(xù)使用逆變電源供電，則難以掌握電池剩余電量，電池過放電會導(dǎo)致電量不足車輛難以再次啟動。
[0003]而在泊車點人為操作連接市電供電，則一方面操作連接麻煩，另一方面兩種供電源的切換需要人工去掌握控制，一不小心若同時供電則可能會導(dǎo)致事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于為大型客車、公交車、擺渡車等使用大容量電池的交通工具提供一種電力自動切換器，當(dāng)交通工具行駛過程中，自動選擇逆變電源供電，而當(dāng)其在泊車點連接上市電后，自動切換供電電源為市電，可節(jié)省車載電池用電量，避免電池過放導(dǎo)致電量不足車輛難以啟動。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種電力自動切換器，包括一個外殼，在外殼上設(shè)有市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口 ；在外殼內(nèi)設(shè)有電路板，電路板上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子Ρ2和市電輸入端子Pl，分別置于外殼上的市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口內(nèi)。
[0006]市電輸入端子Pl接第一降壓整流電路的輸入端，第一降壓整流電路的正輸出端接電容Cl的正極、電阻R2的一端、電阻Rl的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器Kl線圈的一端和繼電器Κ2線圈的一端；電容Cl的負(fù)極接第一線路地GNDl即第一降壓整流電路的負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和MOS管Ql的柵極，并通過電容C2接第一線路地GNDl ;M0S管Ql的源極接第一線路地GND1，漏極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端；電阻Rl的另一端接光電耦合器Ul輸入端陽極，光電耦合器Ul輸入端陰極接第一線路地GNDl ;市電輸入端子Pl中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器Kl常開開關(guān)Kl-1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1，連接至市電輸出端子J1。
[0007]逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路的輸入端，第二降壓整流電路的正輸出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管DlO的陰極，以及繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路的負(fù)輸出端；電阻R3的另一端接二極管DlO的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、MOS管Q2的柵極以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ；電阻R5的另一端接光電耦合器Ul的集電極，光電耦合器Ul的發(fā)射極接第二線路地GND2 ;M0S管Q2的源極接第二線路地GND2，漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。逆變電源輸入端子P2中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4常開開關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子Jl。
[0008]電阻R5的取值小于電阻R3的取值，使得當(dāng)光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極間導(dǎo)通時，電阻R5上的電壓小于MOS管Q2的導(dǎo)通電壓。
[0009]進(jìn)一步地，繼電器Kl線圈和繼電器K2線圈兩端還并聯(lián)有一個二極管D6，二極管D6的陰極接繼電器Kl線圈的一端和繼電器K2線圈的一端，陽極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端。
[0010]繼電器K3線圈和繼電器K4線圈兩端還并聯(lián)有一個二極管D7，二極管D7的陰極接繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。
[0011]進(jìn)一步地，電阻R2的取值為20k?100K Ω。
[0012]進(jìn)一步地，電阻R3和R4的阻值相等，取值為20k?100K Ω。
[0013]進(jìn)一步地，電阻R5的取值為50?120 Ω。
[0014]進(jìn)一步地，市電輸入端子Pl和繼電器K2常開開關(guān)K2-1之間還接有一個保險絲FUSEl。
[0015]進(jìn)一步地，外殼包括后蓋、密封圈，外殼主體、前蓋；通過螺釘將后蓋和前蓋固定在外殼主體上，并且后蓋和外殼主體間，以及前蓋和外殼主體間均設(shè)置了密封圈；市電輸出接口、逆變器輸入接口和市電輸入接口設(shè)置在前蓋上。
[0016]進(jìn)一步地，外殼主體兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔。
[0017]進(jìn)一步地，后蓋上還設(shè)有保險絲座。
[0018]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型可自動判斷使用何種供電電源，省去人為操作連接，切換留有安全死區(qū)，更加安全可靠，且無火花產(chǎn)生。采用密封全鋁殼設(shè)計，更加有效防止不當(dāng)操作引起的觸電事故，且散熱性能良好?？筛鼡Q保險絲設(shè)計能夠延長產(chǎn)品使用壽命，客戶可自行更換同規(guī)格保險絲。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的外殼的俯視圖。
[0020]圖2為本實用新型的外殼的前向視圖。
[0021]圖3為本實用新型的外殼的后向視圖。
[0022]圖4為本實用新型的側(cè)向內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖。
[0023]圖5為本實用新型的電原理圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0025]本實用新型所提出的電力自動切換器，包括一個外殼，如圖1?圖4所示，外殼包括后蓋4、密封圈5，外殼主體6、前蓋7 ;可通過螺釘9將后蓋4和前蓋7固定在外殼主體6上，并且后蓋4和外殼主體6間，以及前蓋7和外殼主體6間均設(shè)置了密封圈5，以起到防水作用。在外殼的前蓋7上，設(shè)有230V市電輸出接口 1、230V逆變器輸入接口 2和230V市電輸入接口 3。外殼內(nèi)設(shè)有電路板10。電路板10上設(shè)有市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子Pl。
[0026]安裝時，將線路板10跟后蓋4和保險絲座8裝配成組件，再將裝配好的組件上的線路板10通過外殼主體6內(nèi)側(cè)的導(dǎo)槽插入外殼主體6。將線路板10上的市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子Pl分別插入前蓋7上的市電輸出接口 1、逆變器輸入接口 2和市電輸入接口 3。通過8個裝配螺釘9將后蓋4和前蓋7裝配在外殼主體6上，密封圈5起到密封作用。
[0027]另外，外殼主體6兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔11。安裝腰孔11為產(chǎn)品固定安裝用。在后蓋4上設(shè)有保險絲座8，當(dāng)負(fù)載過載熔斷保險絲時，可旋開更換內(nèi)部保險絲。
[0028]本實用新型的電原理如圖5所示，
[0029]市電輸入端子Pl接第一降壓整流電路101的輸入端，第一降壓整流電路101的正輸出端接電容Cl的正極、電阻R2的一端、電阻Rl的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器Kl線圈的一端和繼電器K2線圈的一端；電容Cl的負(fù)極接第一線路地GNDl即第一降壓整流電路101的負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和MOS管Ql的柵極，并通過電容C2接第一線路地GNDl ;M0S管Ql的源極接第一線路地GNDl，漏極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端；電阻Rl的另一端接光電耦合器Ul輸入端陽極，光電耦合器Ul輸入端陰極接第一線路地GNDl。二極管D6的陰極接繼電器Kl線圈的一端和繼電器K2線圈的一端，陽極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端。市電輸入端子Pl中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器Kl常開開關(guān)Kl-1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1，連接至市電輸出端子J1。
[0030]上述電路中，第一降壓整流電路101由變壓器Tl，整流二極管D1、D2、D3、D5構(gòu)成，整流輸出約12v的直流電。電阻R2的取值要大一些，通常為20k?100K Ω，典型值為100k。電容Cl為濾波電容，電容C2為延時電容，C2 一般取值為幾十uF至幾百uF。二極管D6用于泄放繼電器Kl線圈和繼電器K2線圈斷電時的感應(yīng)電。保險絲FUSEl接在市電輸入端子Pl和繼電器K2常開開關(guān)K2-1之間，保險絲FUSEl置于外殼上的保險絲座8內(nèi)，熔斷后方便更換。
[0031]逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路102的輸入端，第二降壓整流電路102的正輸出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管DlO的陰極，以及繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路102的負(fù)輸出端；電阻R3的另一端接二極管DlO的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、MOS管Q2的柵極以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ；電阻R5的另一端接光電耦合器Ul的集電極，光電耦合器Ul的發(fā)射極接第二線路地GND2 ；MOS管Q2的源極接第二線路地GND2，漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。二極管D7的陰極接繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。逆變電源輸入端子P2中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4常開開關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子J1。
[0032]上述電路中，第二降壓整流電路102由變壓器T2、整流二極管D8、D9、D11、D12構(gòu)成，整流輸出約12v的直流電。電容C3為濾波電容，電容C4為延時電容。電阻R5的取值要遠(yuǎn)小于R3，使得當(dāng)光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極間導(dǎo)通時，電阻R5上的電壓小于MOS管Q2的導(dǎo)通電壓。具體地，電阻R5的取值為50?120 Ω。電阻R3和R4的阻值相等，取值為20k?10K Ω，典型值為100k。電容C4在幾十uF。二極管D7用于泄放繼電器K3線圈和繼電器Κ4線圈斷電時的感應(yīng)電。
[0033]下面分幾種情形來闡述本實用新型的工作原理。
[0034]情形一，若市電輸入端子Pl和逆變電源輸入端子Ρ2同時得電，由于電容Cl正極的電位可以急速升到一個較高電位，如12V，則光電耦合器Ul的輸入端即刻導(dǎo)通，使得在非常短的時間內(nèi)，光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，從而快速拉低MOS管Q2的柵極電位，使得MOS管Q2截止，繼電器Κ3和Κ4不吸合，逆變電源輸入端子Ρ2至市電輸出端子Jl間通路被切斷。R5的取值(100Ω )遠(yuǎn)小于R3 (10k)，目的就是為了能夠在光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通時拉低MOS管Q2的柵極電位。
[0035]而MOS管Ql柵極電位則因為通過電阻R2給電容C2充電的緣故，緩慢上升；電阻R2的取值較大，如100Κ，則充電到MOS管Ql導(dǎo)通需要數(shù)秒；M0S管Ql導(dǎo)通后，繼電器Kl和K2的線圈得電，吸合繼電器Kl和K2的常開開關(guān)Kl-1和K2-1，市電輸入端子Pl至市電輸出端子Jl間的通路接通。
[0036]情形二，車輛在外行駛回到泊車點，在車輛電門還未關(guān)閉的時候，駕駛員接上市電。這時會出現(xiàn)逆變電源輸入端子P2在得電的情況下((此時常開開關(guān)K3-1和K4-1是閉合的，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子Jl的通路是接通的)，市電輸入端子Pl后得電了，這時就需要自動切換功能，如下所述:
[0037]此時電容Cl正極的電位可以急速升到一個較高電位，光電稱合器Ul的輸入端即刻導(dǎo)通，使得在非常短的時間內(nèi)，光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，從而快速拉低MOS管Q2的柵極電位，使得MOS管Q2截止，繼電器K3和K4線圈的回路被立刻斷開，線圈失電使得繼電器K3和K4的常開開關(guān)K3-1和K4-1從閉合轉(zhuǎn)為斷開，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子Jl間通路被快速切斷。
[0038]同情形一，因為通過電阻R2給電容C2充電的緣故，需要數(shù)秒后MOS管Ql才導(dǎo)通，繼電器Kl和K2的線圈得電，吸合繼電器Kl和K2的常開開關(guān)Kl-1和K2-1，市電輸入端子Pl至市電輸出端子Jl間的通路導(dǎo)通。這樣就使得兩個電源的切換留有安全死區(qū)時間。
[0039]情形三，早晨在市電輸入端子Pl依然得電的情況下(駕駛員忘了先切斷輸入的市電)，駕駛員開啟車輛電門，此時逆變電源輸入端子P2后得電。
[0040]由于一開始市電輸入端子Pl得電的情況下，光電稱合器Ul的輸入端是導(dǎo)通的,集電極和發(fā)射極間也是導(dǎo)通的，MOS管Q2的柵極電位被拉低，所以，即便逆變電源輸入端子P2得電后,通過電阻R3給電容C4充電，電容C4兩端的電壓也不會高于MOS管Q2的導(dǎo)通電壓，這也是因為R5的取值(100 Ω)遠(yuǎn)小于R3 (10k)的緣故。MOS管Q2還是處于關(guān)斷狀態(tài)，則繼電器K3和K4不吸合，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子Jl間的通路還是被切斷。
[0041]車輛需要上路行駛時，駕駛員必然切斷輸入的市電(不可能拖著電線開車到路上)，則市電輸入端子Pl失電，電容C2上的電荷通過二極管D4快速釋放，電容C2兩端電壓快速降低，則MOS管Ql快速關(guān)斷，引起繼電器Kl和K2快速關(guān)斷，則市電輸入端子Pl至市電輸出端子Jl的通路快速切斷。同時光電耦合器Ul的輸入端也快速關(guān)斷，則集電極和發(fā)射極斷開，MOS管Q2的柵極電位開始慢慢達(dá)到導(dǎo)通電壓(由于電容C4上的電壓從接近于O伏到充電至MOS管Q2的導(dǎo)通電壓，需要時間，原因是通過電阻R3給電容C4充電的，而電阻R3取值比較大，典型值為100k，充電時間需要數(shù)秒)，MOS管Q2導(dǎo)通，使得繼電器K3和K4吸合，逆變電源輸入端子P2至市電輸出端子Jl間的通路導(dǎo)通。這個情形中，電源的自動切換也是存在安全死區(qū)時間的。
[0042]其它的情形，可根據(jù)上述的工作原理分析而得，不再一一贅述。而二極管DlO是給電容C4快速放電用的。比如車輛停駛，車上不需要任何設(shè)備用電時，關(guān)閉電門，則逆變輸入端子P2失電時，電容C4上的電荷可通過二極管DlO快速釋放，使得MOS管Q2快速關(guān)斷。
【權(quán)利要求】
1.一種電力自動切換器,包括一個外殼，其特征在于:在外殼上設(shè)有市電輸出接口(I)、逆變器輸入接口(2)和市電輸入接口(3)； 在外殼內(nèi)設(shè)有電路板(10)，電路板(10)上包括市電輸出端子J1、逆變電源輸入端子P2和市電輸入端子P1，分別置于外殼上的市電輸出接口(I)、逆變器輸入接口(2)和市電輸入接口⑶內(nèi)； 市電輸入端子Pl接第一降壓整流電路(101)的輸入端，第一降壓整流電路(101)的正輸出端接電容Cl的正極、電阻R2的一端、電阻Rl的一端、二極管D4的陰極，以及繼電器Kl線圈的一端和繼電器K2線圈的一端；電容Cl的負(fù)極接第一線路地GNDl即第一降壓整流電路(101)的負(fù)輸出端；電阻R2的另一端接二極管D4的陽極和MOS管Ql的柵極，并通過電容C2接第一線路地GNDl ;M0S管Ql的源極接第一線路地GNDl，漏極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端；電阻Rl的另一端接光電稱合器Ul輸入端陽極,光電I禹合器Ul輸入端陰極接第一線路地GNDl ； 市電輸入端子Pl中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器Kl常開開關(guān)Kl-1和繼電器K2常開開關(guān)K2-1，連接至市電輸出端子Jl ； 逆變電源輸入端子P2接第二降壓整流電路(102)的輸入端，第二降壓整流電路(102)的正輸出端接電容C3的正極、電阻R3的一端、二極管DlO的陰極，以及繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端；電容C3的陰極接第二線路地GND2即第二降壓整流電路(102)的負(fù)輸出端；電阻R3的另一端接二極管DlO的陽極、電阻R4的一端、電容C4的一端、MOS管Q2的柵極以及電阻R5的一端；電阻R4的另一端和電容C4的另一端接第二線路地GND2 ；電阻R5的另一端接光電耦合器Ul的集電極，光電耦合器Ul的發(fā)射極接第二線路地GND2 ；MOS管Q2的源極接第二線路地GND2，漏極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端; 逆變電源輸入端子P2中的兩個導(dǎo)電端分別通過繼電器K3常開開關(guān)K3-1和繼電器K4常開開關(guān)K4-1，連接至市電輸出端子Jl ； 電阻R5的取值小于電阻R3的取值，使得當(dāng)光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極間導(dǎo)通時，電阻R5上的電壓小于MOS管Q2的導(dǎo)通電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 繼電器Kl線圈和繼電器K2線圈兩端還并聯(lián)有一個二極管D6，二極管D6的陰極接繼電器Kl線圈的一端和繼電器K2線圈的一端，陽極接繼電器Kl線圈的另一端和繼電器K2線圈的另一端。
3.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 繼電器K3線圈和繼電器K4線圈兩端還并聯(lián)有一個二極管D7，二極管D7的陰極接繼電器K3線圈的一端和繼電器K4線圈的一端，陽極接繼電器K3線圈的另一端和繼電器K4線圈的另一端。
4.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 電阻R2的取值為20k?100K Ω。
5.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 電阻R3和R4的阻值相等，取值為20k?100K Ω。
6.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 電阻R5的取值為50?120 Ω。
7.如權(quán)利要求1所述的電力自動切換器，其特征在于: 市電輸入端子Pl和繼電器K2常開開關(guān)K2-1之間還接有一個保險絲FUSEl。
8.如權(quán)利要求1?7中任一項所述的電力自動切換器，其特征在于:外殼包括后蓋(4)、密封圈(5)，外殼主體(6)、前蓋(7);通過螺釘(9)將后蓋(4)和前蓋(7)固定在外殼主體(6)上，并且后蓋⑷和外殼主體(6)間，以及前蓋(7)和外殼主體(6)間均設(shè)置了密封圈(5)； 市電輸出接口(I)、逆變器輸入接口⑵和市電輸入接口⑶設(shè)置在前蓋(7)上。
9.如權(quán)利要求8所述的電力自動切換器，其特征在于: 外殼主體(6)兩側(cè)設(shè)有安裝裙翼，安裝裙翼上設(shè)有安裝腰孔(11)。
10.如權(quán)利要求8所述的電力自動切換器，其特征在于: 后蓋(4)上還設(shè)有保險絲座(8)。
【文檔編號】H02J9/06GK203984074SQ201420407437
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】鄭興, 梅家才, 滕夏晨, 潘衛(wèi)星 申請人:帝發(fā)技術(shù)(無錫)有限公司