用於車載精密設備供電的智能電源箱的製作方法

2023-10-09 17:24:29 2

專利名稱：用於車載精密設備供電的智能電源箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及車載設備供電電源領域，具體涉及一種用於車載精密設備供電的智能電源箱。
背景技術：
隨著電子技術的發展，各種儀器設備的重量體積都大大減小，對一些有移動應用需求的精密設備(如監護儀、呼吸機等醫療設備)，已能很方便的安裝在車上實現車載化。目前，通常的救護車上的車載精密設備的供電基本上都是使用車上蓄電池的24V直流輸出。使用這種供電方式存在兩個主要問題一是車上蓄電池輸出的24V電壓波動比較大，較高時可達到29V，較低時只有20V ;二是無法為使用直流12V或交流220V電壓的設備供電。而且這種供電方式對設備不提供過流、過壓、短路等保護功能，當電壓波動較大時，設備將不 能正常工作甚至被損壞。因此，對於一些電源品質要求較高的車載精密設備，蓄電池供電將不能滿足其要求。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於車載精密設備供電的智能供電箱，以解決車上蓄電池輸出的24V電壓波動大、無法為使用直流12V或交流220V電壓的設備供電的缺點。本發明的技術方案是一種用於車載精密設備供電的智能電源箱，包括箱體，所述箱體上設有控制板，所述控制板上設有顯示控制板、顯示屏、開關量檢測模塊、電源模塊，所述開關量檢測模塊的輸出端與顯示控制板的輸入端電連接，所述顯示控制板的輸出端與顯示屏的輸入端電連接；所述箱體上還設有交流輸入接口、直流輸入接口和多個輸出接口，所述箱體內設有輸入模塊、AC/DC整流穩壓模塊、DC/DC直流降壓模塊、DC/DC直流穩壓模塊、DC/AC逆變模塊、配電控制模塊，以及多個功率模塊，多個功率模塊包括交流功率模塊和多個直流功率模塊，所述輸入模塊的交流輸出端與AC/DC整流穩壓模塊的輸入端電連接，所述DC/DC直流降壓模塊、DC/DC直流穩壓模塊、DC/AC逆變模塊的輸入端均與輸入模塊的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊的輸出端電連接，所述DC/DC直流降壓模塊的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，所述DC/DC直流穩壓模塊的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，所述DC/AC逆變模塊的輸出端電連接至少一個交流功率模塊，各功率模塊的輸出端對應連接輸出接口 ；所述電源模塊的輸入端電連接輸入模塊交流輸出端和電連接AC/DC整流穩壓模塊的輸出端，輸入模塊接直流輸入接口和交流輸入接口，所述電源模塊的第一輸出端與顯示控制板的輸入端電連接，第二輸出端與配電控制模塊的輸入端電連接，所述配電控制模塊分別與各個功率模塊和顯示控制板電連接。所述輸入模塊的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊的輸出端直接電連接有至少一個直流功率模塊。所述AC/DC整流穩壓模塊為將220V交流轉換為24V直流的轉換器。所述DC/DC直流降壓模塊為將24V直流轉換為12V直流的轉換器。
所述DC/DC直流穩壓模塊為將非穩定的24V直流轉換為穩定的24V直流的轉換器。所述DC/AC逆變模塊為將24V直流轉換為220V交流的轉換器。本發明的有益效果在於所述輸入模塊可輸入交流220V和直流24V,同時輸入時優先選擇220V交流輸入，輸入模塊的交流輸出端與AC/DC整流穩壓模塊的輸入端電連接，起到了穩壓作用，同時將非穩定的220V交流輸入轉換成穩定的24V直流輸出，所述DC/DC直流降壓模塊、DC/DC直流穩壓模塊、DC/AC逆變模塊的輸入端均與直流輸入接口和AC/DC整流穩壓模塊的輸出端電連接，第一，將24V直流輸入轉換成12V直流輸出；第二，將非穩定的24V直流輸入轉換成穩定的24V直流輸出；第三，將24V直流輸入轉換成220V交流輸出；由於採用上述技術方案，本發明既可以連接220V市電，又可以連接車上蓄電池24V直流，並且能將非穩定的220V交流和24V直流轉換為穩定的220V交流、12V直流和24 V直流，為需要不同電壓的設備供電，並且可廣泛應用於對電源品質要求較高的車載精密設備的供電管理。所述直流輸入接口和AC/DC整流穩壓模塊的輸出端直接電連接有至少一個直流功率模塊，用於對電源品質要求不高的設備，以節約智能電源箱的製作成本。所述輸出接口處對應連接各功率模塊的輸出端，對流過它的電壓、電流進行放大、檢測，具有過流、過壓、短路等保護功能，所述配電控制模塊分別與各個功率模塊和顯示控制板電連接，對用電設備的供電進行控制，對輸入電源參數、設備工作狀態、故障進行監測。所述開關量檢測模塊的輸出端與顯示控制板的輸入端電連接，用於掃描並識別操控開關動作，並將檢測結果傳輸給顯示控制板。所述顯示控制板的輸出端與顯示屏的輸入端電連接，顯示屏能夠實時顯示各用電設備的工作狀況(包括工作電流、電壓等)，當配電系統出現故障時顯示相應的故障代碼。本發明結構簡單、成本低、小巧輕便，易大批量生產。


圖I是本發明的電路結構示意圖，也是本發明一種具體實施方式
電路結構示意 圖2是本發明綜合電源箱的電路結構示意 圖3是本發明信號採集電路結構示意圖。
具體實施例方式本實施例以救護車為例。參見圖I、圖2、圖3所示，一種用於車載精密設備供電的智能電源箱，包括箱體1，所述箱體I表面設有控制板2，所述控制板2上設有顯示控制板3、顯示屏4、開關量檢測模塊5、電源模塊17、操控開關，所述開關量檢測模塊5的輸出端與顯示控制板3的輸入端電連接，用於掃描並識別操控開關動作，並將檢測結果傳輸給顯示控制板。所述顯示控制板3的輸出端與顯示屏4的輸入端電連接，所述的顯示屏能夠實時顯示各用電設備的工作狀況，包括工作電流、電壓等，當配電系統出現故障時顯示相應的故障代碼。所述箱體上還設有交流輸入接口 20、直流輸入接口 19和多個輸出接口 21、22、23、24、25、26，所述箱體I內設有輸入模塊6、AC/DC整流穩壓模塊7、DC/DC直流降壓模塊8、DC/DC直流穩壓模塊9、DC/AC逆變模塊10、配電控制模塊18，以及多個功率模塊，該功率模塊包括交流功率模塊和多個直流功率模塊，由配電控制模塊18控制其是否輸出，實現對用電設備的電氣控制，各功率模塊的輸出端對應連接輸出接口。所述輸入模塊6的交流輸出端與AC/DC整流穩壓模塊7的輸入端電連接，輸入模塊6的接地端接地，信號端接LIN總線，AC/DC整流穩壓模塊7的接地端接地，AC/DC整流穩壓模塊7把220V交流轉換成24V直流。所述輸入模塊6的輸入端接直流輸入接口( 19)和交流輸入接口(20)，輸入模塊6可輸入交流220V和直流24V，同時輸入時優先選擇220V交流輸入，輸入模塊6和交流輸入接口 20之間設有操控開關，操控開關和交流輸入接口 20之間電連接有濾波器，濾波器和輸入模塊6之間電連接有變壓器，對輸入的外接市電進行濾波和變壓，確保輸入交流220V，交流輸入接口 20可以連接多個外接市電，交流輸入接口 20設有接地端接地，直流輸入接口 19可以連接多個蓄電池24V，直流輸入接口 19設有接地端接地，直流輸入接口 19與輸入模塊6之間設有過壓吸收模塊A0，過壓吸收模塊AO接地端接地，信號端接LIN總線。所述DC/DC直流降壓模塊8、DC/DC直流穩壓模塊9、DC/AC逆變模塊10的輸入端均與輸入模塊6的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊7的輸出端電連接，所述DC/DC直流降壓模塊8把24V直流轉換成12V直流，DC/DC直流降壓模塊8的接地端接地；所述DC/DC直流穩壓模塊9把非穩定的24V直流轉換成穩定 的24V直流，DC/DC直流穩壓模塊9的接地端接地；所述DC/AC逆變模塊把24V直流轉換成220V交流，DC/AC逆變模塊的接地端接地。所述DC/DC直流降壓模塊8的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，本實施例的DC/DC直流降壓模塊8的輸出端電連接兩個直流功率模塊，分別為第一直流功率模塊13、第二直流功率模塊14，當然，也可以根據實際需要設置一個或多個。本實施例的第一直流功率模塊13採用TZF28PL-10型號的模塊，或者也可採用類似功能的其它型號的模塊，所述第一直流功率模塊13的輸出端對應電連接有輸出接口21，第一直流功率模塊13的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 21可以連接多個設備，如連接多個輸液泵等，輸出接口 21設有接地端接地；本實施例的第二直流功率模塊14採用TZF28PL-10型號的模塊，或者也可採用類似功能的其它型號的模塊，所述第二直流功率模塊14的輸出端對應電連接有輸出接口 22，第二直流功率模塊14的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 21可以連接多個設備，如連接吸引器、監護儀等，輸出接口 22設有接地端接地。所述輸出接口 21、輸出接口 22均輸出穩定的12V直流，分別給輸液泵、吸引器、監護儀等供電。所述DC/DC直流穩壓模塊9的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，本實施例的DC/DC直流穩壓模塊9的輸出端電連接一個直流功率模塊，該直流功率模塊為第三直流功率模塊15，當然，也可以根據實際需要設置兩個或多個，本實施例的第三直流功率模塊15採用TZF28PL-10型號的模塊，或者也可採用類似功能的其它型號的模塊，所述第三直流功率模塊15的輸出端對應電連接輸出接口 25，第三直流功率模塊15的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 25可以連接多個設備，如連接呼吸機、暖風機等，輸出接口23設有接地端接地，所述輸出接口 23輸出穩定的24V直流，給呼吸機、暖風機等供電。所述DC/AC逆變模塊10的輸出端電連接至少一個交流功率模塊，本實施例的DC/AC逆變模塊10的輸出端電連接一個交流功率模塊16，當然，也可以根據實際需要設置兩個或多個，所述交流功率模塊16的輸出端電連接輸出接口 26，交流功率模塊16的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 26可以連接多個設備，如連接紫外燈、加溫器等，輸出接口 26設有接地端接地，所述輸出接口 26輸出穩定的220V交流，給紫外燈、加溫器等供電。所述輸入模塊6的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊7的輸出端還可以直接電連接有至少一個直流功率模塊。本實施例的輸入模塊6的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊7的輸出端直接電連接有兩個直流功率模塊，這兩個直流功率模塊分別為第四直流功率模塊11、第五直流功率模塊12，當然，也可以根據實際需要設置為一個或多個，本實施例的第四直流功率模塊11採用TZD28PL-40型號的模塊，或者也可採用類似功能的其它型號的模塊，所述第四直流功率模塊11的輸出端對應電連接有輸出接口 23，第四直流功率模塊11的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 23可以連接多個設備，如連接制氧機、計算機等，輸出接口 23設有接地端接地；本實施例的第五直流功率模塊12採用TZD28PL-20型號的模塊，或者也可採用類似功能的其它型號的模塊，第五直流功率模塊12的輸出端對應電連接有輸出接口 24，第五直流功率模塊12的接地端接地，信號端接LIN總線，輸出接口 2可連接多個設備，如顯示器、計算機等，輸出接口 24設有接地端接地。由此，當採用蓄電池24V直流輸入時，所述輸出接口 23、24輸出非穩定的24V直流，當採用市電220V交流輸入時，所述輸出接口 23、24輸出穩定的24V直流，給計算機、制氧機、顯示器等供電。所述輸出接口 23、24，一般用於連接對電源品質要求不高的設備，可以節約智能電源箱的製作成本。智能電源箱中的所有功率模塊均可以用於放大和檢測經過它的電信號，同時它還具有過流、過壓、短路等保護功能，並且對用電設備工作狀態及運行參數進行採集。所述電源模塊17的輸入端電連接交流輸入模塊6輸出端和電連接AC/DC整流穩壓模塊7的輸出端，所述電源模塊17的第一輸出端與 顯示控制板3的輸入端電連接，第二輸出端與配電控制模塊18的輸入端電連接，所述配電控制模塊18的信號端接LIN總線。所述電源模塊有整流、濾波的作用，電信號經過電源模塊變換後為系統配電控制模塊和顯示控制板提供DC24V電源。所述配電控制模塊18分別與各個功率模塊通過LIN總線電連接，與顯示控制板3通過CAN總線連接，配電控制模塊18上還連接有過壓吸收模塊A0，過壓吸收模塊AO接地端接地，信號端接LIN總線。配電控制模塊18用於採集各功率模塊的電信號，將採集的數據傳輸給顯示控制板，並接收顯示控制板的命令進行配電管理和控制。所述箱體I內的電路元器件都焊接在一塊電路板上，本實施例箱體I上設置一個直流輸入接口，直流輸入也可以直接從電路板上引出一根導線。本發明的工作原理所述控制板2上設有電源總開關，電源總開關閉合後，配電系統上電開始工作。首先將AC220V或蓄電池DC24V輸入電源箱，在有交流輸入時優先使用交流輸入。經過AC/DC整流穩壓模塊7、DC/DC直流降壓模塊8、DC/DC直流穩壓模塊9、DC/AC逆變模塊10把220V市電和24V蓄電池輸入變換為多路AC220V、DC12V和DC24V供電輸出，其中AC220V和DC12V為穩壓輸出，考慮到DC/DC轉換器的體積和功耗，DC24V在交流輸入時為穩壓輸出，直流輸入時包括穩壓輸出和非穩壓輸出兩路。輸入電源箱的AC220V或蓄電池DC24V經過電源模塊的整流、濾波和變換後為系統配電控制模塊和顯示控制板提供DC24V電源，配電控制模塊18進行配電管理和控制，同時對所管理和控制的用電設備工作狀態及運行參數進行採集，並將採集信息傳送給顯示控制板，由顯示控制板將信息通過顯示屏顯示。開關量檢測模塊實時對操控開關進行掃描，當識別到操控動作後傳輸給顯示控制板，顯示控制板通過命令的方式把動作信息傳送給智能配電控制模塊，配電控制模塊根據命令實現對各交、直流功率模塊的控制，從而完成對用電設備的電氣控制。本發明是提供一種用於車載精密設備供電的智能供電箱，該供電箱將外接市電220V和蓄電池24V輸入變換為多路AC220V、DC12V和DC24V供電輸出，為了使用方便，也可以直接連接車上的點菸器輸出直流24V，其中AC220V和DC12V為穩壓輸出，考慮到DC/DC轉換器的體積和功耗，DC24V在交流輸入時為穩壓輸出，直流輸入時包括穩壓輸出和非穩壓輸出兩路，為車上用電設備提供AC220V、DC12V和DC24V供電電源，具有過流、過壓、短路等保護功能，同時通過控制板對用電設備的供電進行控制，對輸入電源參數、設備工作狀態、故障進行監測。本發明可廣泛應用於對電源品質要求較高 的車載精密設備的供電管理。
權利要求
1.一種用於車載精密設備供電的智能電源箱，包括箱體(1)，其特徵在於所述箱體(I)上設有控制板(2 )，所述控制板(2 )上設有顯示控制板(3 )、顯示屏(4 )、開關量檢測模塊(5)、電源模塊(17)，所述開關量檢測模塊(5)的輸出端與顯示控制板(3)的輸入端電連接，所述顯示控制板(3)的輸出端與顯示屏(4)的輸入端電連接；所述箱體(I)上還設有交流輸入接口( 20 )、直流輸入接口( 19 )和多個輸出接口，所述箱體(I)內設有輸入模塊(6 )、AC/DC整流穩壓模塊(7)、DC/DC直流降壓模塊(8)、DC/DC直流穩壓模塊(9)、DC/AC逆變模塊(10)、配電控制模塊(18)，以及多個功率模塊，多個功率模塊包括交流功率模塊和多個直流功率模塊，所述輸入模塊(6)的交流輸出端與AC/DC整流穩壓模塊(7)的輸入端電連接，所述DC/DC直流降壓模塊(8)、DC/DC直流穩壓模塊(9)、DC/AC逆變模塊(10)的輸入端均與輸入模塊(6)的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊(7)的輸出端電連接，所述DC/DC直流降壓模塊(8)的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，所述DC/DC直流穩壓模塊(9)的輸出端電連接至少一個直流功率模塊，所述DC/AC逆變模塊(10)的輸出端電連接至少一個交流功率模塊，各功率模塊的輸出端對應連接輸出接口 ；所述電源模塊(17)的輸入端電連接輸入模塊(6 )交流輸出端和電連接AC/DC整流穩壓模塊(7 )的輸出端，輸入模塊(6 )接直流輸入接口( 19)和交流輸入接口(20)，所述電源模塊(17)的第一輸出端與顯示控制板(3)的輸入端電連接，第二輸出端與配電控制模塊(18)的輸入端電連接,所述配電控制模塊(18)分別與各個功率模塊和顯示控制板(3)電連接。
2.根據權利要求I所述的用於車載精密設備供電的智能電源箱，其特徵在於所述輸入模塊(6)的直流輸出端和AC/DC整流穩壓模塊(7)的輸出端直接電連接有至少一個直流功率模塊。
3.根據權利要求I所述的用於車載精密設備供電的智能電源箱，其特徵在於所述AC/DC整流穩壓模塊(7)為將220V交流轉換為24V直流的轉換器。
4.根據權利要求I所述的用於車載精密設備供電的智能電源箱，其特徵在於所述DC/DC直流降壓模塊(8)為將24V直流轉換為12V直流的轉換器。
5.根據權利要求I所述的用於車載精密設備供電的智能電源箱，其特徵在於所述DC/DC直流穩壓模塊(9)為將非穩定的24V直流轉換為穩定的24V直流的轉換器。
6.根據權利要求I所述的用於車載精密設備供電的智能電源箱，其特徵在於所述DC/AC逆變模塊(10)為將24V直流轉換為220V交流的轉換器。
全文摘要
一種用於車載精密設備供電的智能電源箱，包括箱體，所述箱體上設有控制板，所述控制板上設有顯示控制板、開關量檢測模塊、顯示屏、電源模塊，所述箱體上還設有交流輸入接口、直流輸入接口和多個輸出接口，所述箱體內設有輸入模塊、AC/DC整流穩壓模塊、DC/DC直流降壓模塊、DC/DC直流穩壓模塊、DC/AC逆變模塊、多個功率模塊、配電控制模塊，本發明能夠接車用24V蓄電池和220V市電，為車上用電設備提供AC220V、DC12V和DC24V供電電源，具有過流、過壓、短路等保護功能，同時通過控制臺對用電設備的供電進行控制，對輸入電源參數、設備工作狀態、故障進行監測。
文檔編號B60L15/02GK102815229SQ20121035389
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者張治鋼, 彭松柏, 張平, 唐碩, 範立冬, 李曙光, 肖南, 王文兵, 胡海生 申請人:中國人民解放軍第三軍醫大學第三附屬醫院