專利名稱：一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，具體為一種可用于野外的多功能充電供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及武器裝備的更新與換代，我國軍隊(duì)的單體、車載光電裝備和電臺(tái)的型號和數(shù)量越來越多，極大提高了武器裝備作戰(zhàn)的快速性和準(zhǔn)確性，提高了部隊(duì)的通信能力和作戰(zhàn)能力。然而，由于多種原因，不同類型、不同型號的光電儀器及通信設(shè)備的工作電壓、電池型號和充電器型號等都不 相同，給光電儀器和通信設(shè)備的作戰(zhàn)訓(xùn)練、操作使用、維修保養(yǎng)等帶來巨大的不便和困難，特別是在執(zhí)行特別任務(wù)或在一些特殊地區(qū)中，如作戰(zhàn)訓(xùn)練、獨(dú)立島嶼、邊防哨所、高原哨所以及抗震救災(zāi)、抗擊雪災(zāi)等特殊情況下，很難獲得220V、50Hz交流電或其直接供電電源，造成光電裝備和通訊設(shè)備無法使用，嚴(yán)重影響部隊(duì)的作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)任務(wù)的完成。目前雖然有多種太陽能供電系統(tǒng)裝備部隊(duì)，用于部隊(duì)的武器裝備和日常生活中，但缺乏光電儀器、通信設(shè)備等的太陽能供電設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，解決現(xiàn)有供電設(shè)備無法滿足當(dāng)前部隊(duì)在野外執(zhí)行任務(wù)時(shí)對電供電設(shè)備的多元化需求問題。一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，該多功能供電系統(tǒng)包括以下部分充電儲(chǔ)能輸入接口、充電儲(chǔ)能模塊、直流供電輸出模塊、交流供電輸出模塊。其中，充電儲(chǔ)能輸入接口包括太陽能儲(chǔ)能模塊和市電輸入模塊；充電儲(chǔ)能模塊包括充電控制模塊及蓄電池組；直流供電輸出模塊包括電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊及直流電輸出接口 ；交流供電輸出模塊包括逆變電源電路及220V、50Hz電壓輸出接口。其中，充電儲(chǔ)能接口連接充電儲(chǔ)能模塊，充電儲(chǔ)能模塊通過充電控制模塊選通充電模式，將電能充入蓄電池組，蓄電池組中的電能通過電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊，將直流電從直流電輸出接口輸出，蓄電池組的電能也可通過逆變電源電路，從交流供電輸出模塊輸出220V、50Hz交流電。優(yōu)選的,充電控制模塊由微處理器、太陽能充能電壓米樣模塊、蓄電池電壓米樣模塊，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、輸出驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、時(shí)鐘電路模塊組成。其中，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)為供電系統(tǒng)提供采樣電壓值Vl，電壓采樣模塊分別采集太陽能電池板電壓V2及蓄電池電壓V3，通過控制芯片將太陽能電池板電壓V2、蓄電池電壓V3分別與采樣電壓值Vl作比，在芯片輸出端輸出代表電壓比值的方波信號，檢測方波信號計(jì)算太陽能電池板電壓及蓄電池電壓。優(yōu)選的，充電控制模塊通過設(shè)置微處理器的兩種選址方式選通兩種充電模式，分另Ij為太陽能電池板充電及220V、50Hz市電充電。優(yōu)選的，充電控制模塊采用斬波式PWM原理，分兩個(gè)充電階段，第一階段為快充階段，第二階段為慢充階段(PWM階段)。優(yōu)選的，交流供電輸出模塊包括輸入電路、逆變主電路、控制電路、輸出電路、保護(hù)電路。其中，充電儲(chǔ)能模塊輸出的直流電壓通過輸入電路輸入逆變主電路，逆變主電路為全橋結(jié)構(gòu)；通過晶振產(chǎn)生的脈沖信號，分頻后得到50Hz的方波信號，再經(jīng)推挽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生50Hz的標(biāo)準(zhǔn)方波信號，將標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸入正弦波發(fā)生器產(chǎn)生基準(zhǔn)50Hz的正弦波,輸出電路與輸入電路輸出的信號送入保護(hù)電路進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入控制電路，控制電路將判斷結(jié)果送入逆變主電路。優(yōu)選的，蓄電池組為一組鋰電池，且該系統(tǒng)的充、放電控制電路中都設(shè)有過流保護(hù)
裝直。該發(fā)明的有益效果該設(shè)備可為光電儀器、通訊設(shè)備等提供直流工作電源；可為光電儀器、通訊設(shè)備以及計(jì)算機(jī)、手機(jī)等提供220V、50Hz交流電，滿足充電的需求。該供電設(shè)備具有儲(chǔ)電功能。充電后可提供多種直流電源和220V、50Hz交流電，可滿足邊關(guān)、島嶼、高原以及雪災(zāi)、地震等野外困難環(huán)境的供電需求。該設(shè)備具有雙重充電功能，在晴朗的天氣下，可以使用太陽能電池板對設(shè)備進(jìn)行充電；在惡劣天氣情況下，太陽能供電系統(tǒng)也可以采用220V、50Hz交流電進(jìn)行充電。該設(shè)備具有體積小、重量輕、攜帶方便等特點(diǎn)，可以滿足多方面的應(yīng)用需求。該設(shè)備可用于光電裝備、通信設(shè)備的使用操作、技術(shù)保障、維護(hù)保養(yǎng)中，既能夠滿足光電儀器、通信設(shè)備以及計(jì)算機(jī)、手機(jī)、衛(wèi)星定位儀等的供電、充電的需求，也能夠滿足叉車等蓄電池充電。該設(shè)備的研制具有重要的軍事和經(jīng)濟(jì)意義。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I該用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為充電控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為交流供電輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為脈寬調(diào)制方式流程圖；圖5為逆變主電路圖；圖6為方波信號發(fā)生圖；圖7為正弦波信號發(fā)生圖；圖8為斬波式PWM原理圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參見圖1，為本發(fā)明所提供的用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該多功能供電系統(tǒng)包括以下部分充電儲(chǔ)能輸入接口 I、充電儲(chǔ)能模塊2、直流供電輸出模塊3、交流供電輸出模塊4。其中，充電儲(chǔ)能輸入接口 I包括太陽能儲(chǔ)能模塊5和市電輸入模塊6 ；充電儲(chǔ)能模塊2包括充電控制模塊7及蓄電池組8 ;直流供電輸出模塊3包括電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊9及直流電輸出接口 10 ;交流供電輸出模塊4包括逆變電源電路11及220V、50Hz電壓輸出接口 12。其中，充電儲(chǔ)能接口 I連接充電儲(chǔ)能模塊2，充電儲(chǔ)能模塊2通過充電控制模塊7選通充電模式，將電能充入蓄電池組8，蓄電池組8中的電能通過電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊9，將直流電從直流電輸出接口 10輸出，蓄電池組8的電能也可通過逆變電源電路11，從交流供電輸出模塊4輸出220V、50Hz交流電。充電控制模塊7由微處理器7-1、太陽能充能電壓采樣模塊7-2、蓄電池電壓采樣模塊7-3、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)7-7、輸出驅(qū)動(dòng)模塊7-4、顯示模塊7-5、時(shí)鐘電路模塊7_6組成。其中，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)7-3為供電系統(tǒng)提供采樣電壓值VI，電壓采樣模塊7-2分別采集太陽能電池板電壓V2及蓄電池電壓V3，通過控制芯片將太陽能電池板電壓V2、蓄電池電壓V3分別與采樣電壓值Vl作比，在芯片輸出端輸出代表電壓比值的方波信號，檢測方波信號計(jì)算太 陽能電池板電壓及蓄電池電壓。蓄電池組8為一組鋰電池。本實(shí)施例采用LM331芯片來構(gòu)成V/F轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，采樣蓄電池的電壓。用LM331把蓄電池的電壓信號轉(zhuǎn)變成與電壓信號大小相對應(yīng)的一定頻率的方波信號，檢測頻率信號即可知道蓄電池的電壓的大小。充電控制模塊7通過設(shè)置微處理器7-1的兩種選址方式選通兩種充電模式，分別為太陽能電池板充電及220V、50Hz市電充電。在充放電驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)中，作為一實(shí)施例，采用了 P0WERM0SFET作為開關(guān)器件。參見圖8，本發(fā)明提供計(jì)的充電控制模塊7采用的斬波式PWM原理圖，充電分兩階段，第一階段為快充階段，第二階段為PWM階段(慢充階段)，其原理為，檢測蓄電池的充電端電壓，將檢測得到的蓄電池端電壓，與給定點(diǎn)電壓比較，若小于給定電壓，斬波器全通，迅速給蓄電池充電；當(dāng)蓄電池的電壓大于給定電壓，則根據(jù)比例調(diào)整功率管的占空比，充電進(jìn)入慢充階段，改善充電特性，防止過充。脈寬調(diào)制子程序完成太陽電池向蓄電池以脈寬調(diào)制的方式充電，控制器根據(jù)蓄電池的荷電狀態(tài)來決定白天太陽電池向蓄電池充電，其目的是為了改善充電效果和保護(hù)蓄電池，防止蓄電池被過充。具體的方案是當(dāng)檢測到蓄電池的電壓小于13. 5V時(shí)，開關(guān)管始終接通，即采取全通充電方式。如果檢測到蓄電池電壓大于13. 5V并小于14. 4V時(shí)采取脈寬調(diào)制方式充電。隨著蓄電池電壓的增加，脈寬不斷的變窄，直到蓄電池端電壓上升為14. 4V時(shí)，脈寬檢校為停止充電。脈寬調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，其原理如圖4所示。交流供電輸出模塊4包括輸入電路4-1、逆變主電路4-2、控制電路4_3、輸出電路4-4、保護(hù)電路4-5。其中，充電儲(chǔ)能模塊4輸出的直流電壓通過輸入電路4-1輸入逆變主電路4-2，逆變主電路為全橋結(jié)構(gòu)；通過晶振產(chǎn)生的脈沖信號，分頻后得到50Hz的方波信號，再經(jīng)推挽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生50Hz的標(biāo)準(zhǔn)方波信號，將標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸入正弦波發(fā)生器產(chǎn)生基準(zhǔn)50Hz的正弦波，輸出電路4-4與輸入電路4-1輸出的信號送入保護(hù)電路4-5進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入控制電路4-3，控制電路4-3將判斷結(jié)果送入逆變主電路4-2。對于交流供電輸出模塊4的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，由于太陽能板或蓄電池輸出的電壓一般為直流48V左右，這 樣的大小不足以提供逆變器輸出220V的交流電壓，所以需要利用一種直流一直流變流電路將太陽能系統(tǒng)輸出的48V直流電壓升高到310V左右的直流電壓提供給逆變器作為輸入電壓。目前用來做高頻變壓器鐵心的材料主要用陶鐵磁材料，根據(jù)下式次定所需的磁心大小
權(quán)利要求
1.一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于，該多功能供電系統(tǒng)包括以下部分充電儲(chǔ)能輸入接口(I)、充電儲(chǔ)能模塊(2)、直流供電輸出模塊(3)、交流供電輸出模塊(4)。其中，充電儲(chǔ)能輸入接口⑴包括太陽能儲(chǔ)能模塊(5)和市電輸入模塊(6);充電儲(chǔ)能模塊⑵包括充電控制模塊(7)及蓄電池組⑶；直流供電輸出模塊(3)包括電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊(9)及直流電輸出接口(10);交流供電輸出模塊⑷包括逆變電源電路(11)及220v、50Hz電壓輸出接口(12)。其中，充電儲(chǔ)能接口(I)連接充電儲(chǔ)能模塊(2)，充電儲(chǔ)能模塊⑵通過充電控制模塊(7)選通充電模式，將電能充入蓄電池組(8)，蓄電池組⑶中的電能通過電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊(9)，將直流電從直流電輸出接口(10)輸出，蓄電池組(8)的電能也可通過逆變電源電路(11)，從交流供電輸出模塊⑷輸出220V、50Hz交流電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于充電控制模塊(7)由微處理器(7-1)、太陽能充能電壓采樣模塊(7-2)、蓄電池電壓采樣模塊(7-3)、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)(7-7)、輸出驅(qū)動(dòng)模塊(7-4)、顯示模塊(7-5)、時(shí)鐘電路模塊(7_6)組成。其中，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)(7-3)為供電系統(tǒng)提供采樣電壓值VI，電壓采樣模塊(7-2)分別采集太陽能電池板電壓V2及蓄電池電壓V3，通過控制芯片將太陽能電池板電壓V2、蓄電池電壓V3分別與米樣電壓值Vl作比,在芯片輸出端輸出代表電壓比值的方波信號，檢測方波信號計(jì)算太陽能電池板電壓及蓄電池電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于充電控制模塊(7)通過設(shè)置微處理器(7-1)的兩種選址方式選通兩種充電模式，分別為太陽能電池板充電及220V、50Hz市電充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于充電控制模塊(7)采用斬波式PWM原理，分兩個(gè)充電階段，第一階段為快充階段，第二階段為慢充階段(PWM階段)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于交流供電輸出模塊⑷包括輸入電路(4-1)、逆變主電路(4-2)、控制電路(4-3)、輸出電路(4-4)、保護(hù)電路(4-5)。其中，充電儲(chǔ)能模塊(4)輸出的直流電壓通過輸入電路(4-1)輸入逆變主電路(4-2)，逆變主電路為全橋結(jié)構(gòu)；通過晶振產(chǎn)生的脈沖信號，分頻后得到50Hz的方波信號，再經(jīng)推挽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生50Hz的標(biāo)準(zhǔn)方波信號，將標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸入正弦波發(fā)生器產(chǎn)生基準(zhǔn)50Hz的正弦波，輸出電路(4-4)與輸入電路(4-1)輸出的信號送入保護(hù)電路(4-5)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入控制電路(4-3)，控制電路(4-3)將判斷結(jié)果送入逆變主電路(4-2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于蓄電池組⑶為一組鋰電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)的充、放電控制電路中都設(shè)有過流保護(hù)裝置。
全文摘要
一種用于野外工作的多功能供電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括充電儲(chǔ)能輸入接口，充電儲(chǔ)能模塊，直流供電輸出模塊，交流供電輸出模塊，充電儲(chǔ)能接口連接充電儲(chǔ)能模塊，充電儲(chǔ)能模塊通過充電控制模塊選通充電模式，將電能充入蓄電池組，蓄電池組中的電能通過電壓轉(zhuǎn)換與控制模塊，將直流電從直流電輸出接口輸出，蓄電池組的電能也可通過逆變電源電路，從交流供電輸出模塊輸出220V、50Hz交流電。該設(shè)備可用于光電裝備、通信設(shè)備的使用操作、技術(shù)保障、維護(hù)保養(yǎng)中，既能夠滿足光電儀器、通信設(shè)備以及計(jì)算機(jī)、手機(jī)、衛(wèi)星定位儀等的供電、充電的需求，也能夠滿足叉車等蓄電池充電，該設(shè)備的研制具有重要的軍事和經(jīng)濟(jì)意義。
文檔編號H02J7/00GK102638078SQ20121010756
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者和婷, 張鵬, 牛海莎, 牛燕雄, 蘇平 申請人:北京航空航天大學(xué)