一种直流发电管理系统及便携式发电装置

技术领域

本发明涉及电源控制领域，特别是涉及一种直流发电管理系统及便携式发电装置。

背景技术

全国通信基站有170万座，仅广东省就有15万座，每天应急发电超过600次，均是采用柴/汽油机发电，这种传统方式有诸多缺点：笨重不便移动、噪音大扰民、污染环境、发电效率低、成本高。而传统的拉杆箱式储能包具备移动储能和应急发电功能，但是缺乏发电管理系统，导致发电效率低，发电电流电压不稳定，无法保证大电流稳压供电，使用效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流发电管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种直流发电管理系统，包括处理器、辅助电源、正极输出回路、负极输出回路、输入电流采样回路、输出电流采样回路、稳压滤波回路，处理器连接有辅助电源，辅助电源连接有与处理器相连的输入电流采样回路和与处理器相连的输出电流采样回路，输入电流采样回路与负极输出回路相连，输出电流采样回路与负极输出回路相连，正极输出回路包括串接的电池正极输入端、稳压滤波回路和电池正极输出端，稳压滤波回路与处理器连接，负极输出回路与稳压滤波回路连接。稳压滤波回路控制电流的电压，对充放电输出电流进行控制，避免过放、过充，提高发电效率，增强设备使用寿命。

进一步地，稳压滤波回路包括连接至电池正极输入端的第一MOS管M1、连接至负极输出回路的第二MOS管M2、连接至电池正极输出端的第三MOS管M3、连接至负极输出回路的第四MOS管M4和滤波电感L，滤波电感L一端连接有第一MOS管M1和第二MOS管M2，滤波电感L另一端连接有第三MOS管M3和第四MOS管M4，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4均与处理器连接。通过对第一MOS管和第三MOS管分别提供斩波信号和同步续流信号，并通过分别控制第二MOS管的第四MOS管的导通和断开，稳定输出的预定电压的电流。

进一步地，还包括输入电压采样电路和输出电压采样电路，电池正极输入端与稳压滤波回路之间的导线连接有输入电压采样电路，电池正极输出端与稳压滤波回路之间的导线连接有通过输出电压采样电路，输入电压采样电路和输出电压采样电路均连接至处理器。通过输入电压采样电路和输出电压采样电路采集输出电流的电压和输入电流的电压值。

进一步地，处理器设有分别对应输出第一MOS管控制驱动信号和PWM信号的第一桥臂控制信号端、输出第二MOS管控制驱动信号和同步续流信号的第二桥臂控制信号端、输出第三MOS管控制驱动信号和PWM信号的第三桥臂控制信号端、输出第四MOS管控制驱动信号和同步续流信号的第四桥臂控制信号端。处理器对第一MOS管和第三MOS管提供向稳压滤波回路控制提供同步续流信号和斩波信号达到稳定充放电电流的功能，充放电稳压稳定输出，避免过放、过充。

进一步地，处理器包括用于产生并对应输出同步续流信号的同步续流信号发生模块和用于产生并对应输出第一MOS管控制驱动信号、第二MOS管控制驱动信号、第三MOS管控制驱动信号、第四MOS管M4控制驱动信号和PWM信号的控制信号发生模块。处理器向稳压滤波回路控制提供同步续流信号和斩波信号达到稳定充放电电流的功能，充放电稳压稳定输出，避免过放、过充。

进一步地，输入电流采样回路包括相互串联的第一电容C1和第一极管D1，输入电流采样回路包括相互串联的第二电容C2和第二极管D2，第一电容C1和第二电容C2均与处理器相连接，第一极管D1和第二极管D2均与辅助电源相连接，第一电容C1与第一极管D1之间的通路与正极输出回路相连，第二电容C2与第二极管D2之间的通路与正极输出回路相连。第一电容C1、第一极管D1、第二电容C2和第二极管D2配合采集输入电流和输出电流的电流值。

进一步地，负极输出回路包括依次串联的电池负极输入端、与输入电流采样回路相连接的第一节点、第一电阻R1、与辅助电源相连接的第二节点、与第二MOS管M2相连接的第三节点、与第四MOS管M4相连接的第四节点、与辅助电源相连接的第五节点、第二电阻R2、与输出电流采样回路相连接的第六节点和电池负极输出端。稳压滤波回路处理过稳压电流通过负极输出回路向负极输出回路两端的外部设备进行充电或放电。

进一步地，还包括显示器控制回路，处理器连接有显示器控制回路，第三节点与第四节点之间设有连接与显示器控制回路相连接的显示回路节点。通过处理器在周期时间内采集电流值和电压值，通过显示器控制回路进行定时和计时及显示周期时间内的测得的电流值和电压值。

进一步地，显示器控制回路包括时钟回路、存储器和显示屏，处理器连接有时钟回路、存储器和显示器。时钟回路主要用于计时，显示回路用于动态显示存储器回路中存储的数据，显示器用于显示存储器中周期时间内的测得的电流值和电压值，存储器用于存储处理器写入的电流值和电压值。

一种便携式发电装置，包括直流发电管理系统、BMS电路板、电池组、远程监控终端，直流发电管理系统连接有BMS电路板、电池组、远程监控终端，BMS电路板连接与远程监控终端相连，BMS电路板的电压采集端口和温度采集端口均与电池组相连，直流发电管理系统为上述的直流发电管理系统。通过直流发电管理系统控制便携式发电装置输出的电流，使电流稳压输出，提高发电效率，增强设备使用寿命。

本发明的有益效果为：直流发电管理系统智能控制充放电输出，避免BMS触发过放、过充保护，同时又保证大电流输出。直流发电管理系统控制稳压输出，提高发电效率，增强设备使用寿命。

附图说明

附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明一实施例提供的直流发电管理系统的电路原理图。

图2为本发明一实施例提供的便携式发电装置的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

如图1-图2中所示，本发明一实施例提供的一种直流发电管理系统，包括处理器、辅助电源、正极输出回路、负极输出回路、输入电流采样回路、输出电流采样回路、稳压滤波回路，处理器连接有辅助电源，辅助电源连接有与处理器相连的输入电流采样回路和与处理器相连的输出电流采样回路，输入电流采样回路与负极输出回路相连，输出电流采样回路与负极输出回路相连，正极输出回路包括串接的电池正极输入端、稳压滤波回路和电池正极输出端，稳压滤波回路与处理器连接，负极输出回路与稳压滤波回路连接。

稳压滤波回路包括连接至电池正极输入端的第一MOS管M1、连接至电池负极输入端的第二MOS管M2、连接至电池正极输出端的第三MOS管M3、连接至电池负极输出端的第四MOS管M4和滤波电感L，滤波电感L一端连接有第一MOS管M1和第二MOS管M2，滤波电感L另一端连接有第三MOS管M3和第四MOS管M4，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4均与处理器连接。

电池正极输入端与稳压滤波回路之间的导线连接有输入电压采样电路，电池正极输出端与稳压滤波回路之间的导线连接有通过输出电压采样电路，输入电压采样电路和输出电压采样电路均连接至处理器。通过输入电压采样电路和输出电压采样电路采集输出电流的电压和输入电流的电压值。

处理器设有分别对应输出第一MOS管控制驱动信号和PWM信号的第一桥臂控制信号端、输出第二MOS管控制驱动信号和同步续流信号的第二桥臂控制信号端、输出第三MOS管控制驱动信号和PWM信号的第三桥臂控制信号端、输出第四MOS管控制驱动信号和同步续流信号的第四桥臂控制信号端。处理器对第一MOS管和第三MOS管提供向稳压滤波回路控制提供同步续流信号和斩波信号达到稳定充放电电流的功能，充放电稳压稳定输出，避免过放、过充。

处理器包括用于产生并对应输出同步续流信号的同步续流信号发生模块和用于产生并对应输出第一MOS管控制驱动信号、第二MOS管控制驱动信号、第三MOS管控制驱动信号、第四MOS管M4控制驱动信号和PWM信号的控制信号发生模块。处理器向稳压滤波回路控制提供同步续流信号和斩波信号达到稳定充放电电流的功能，充放电稳压稳定输出，避免过放、过充。

输入电流采样回路包括相互串联的第一电容C1和第一极管D1，输入电流采样回路包括相互串联的第二电容C2和第二极管D2，第一电容C1和第二电容C2均与处理器相连接，第一极管D1和第二极管D2均与辅助电源相连接，第一电容C1与第一极管D1之间的通路与正极输出回路相连，第二电容C2与第二极管D2之间的通路与正极输出回路相连。

处理器连接有第二MOS管M2和第四MOS管M4，电池正极输入端、与处理器相连的第一MOS管M1、滤波电感L、与处理器相连的第三MOS管M3、电池正极输出端依次串接，滤波电感L与第一MOS管M1之间的节点连接第二MOS管M2，滤波电感L与第三MOS管M3之间的节点连接第四MOS管M4，负极输出回路包括依次串联的电池负极输入端、与输入电流采样回路相连接的第一节点、第一电阻R1、与辅助电源相连接的第二节点、与第二MOS管M2相连接的第三节点、与第四MOS管M4相连接的第四节点、与辅助电源相连接的第五节点、第二电阻R2、与输出电流采样回路相连接的第六节点和电池负极输出端。第一电容C1与处理器之间的导线与第一节点连接。第二电容C2与处理器之间的导线与第六节点连接。

处理器连接有显示器控制回路，第三节点与第四节点之间设有连接与显示器控制回路相连接的显示回路节点。通过处理器在周期时间内采集电流值和电压值，通过显示器控制回路进行定时和计时及显示周期时间内的测得的电流值和电压值。

显示器控制回路包括时钟回路、存储器和显示屏，处理器连接有时钟回路、存储器和显示器。时钟回路主要用于计时，显示回路用于动态显示存储器回路中存储的数据，时钟回路可以采用时钟芯片DS12887，时钟芯片DS12887具有计时、校时以及定时等功能，显示器可以采用LCD液晶显示屏，显示器用于显示存储器中周期时间内的测得的电流值和电压值，存储器用于存储处理器写入的电流值和电压值。

一种采用上述直流发电管理系统的便携式发电装置，包括直流发电管理系统、BMS电路板、电池组、远程监控终端，直流发电管理系统连接有BMS电路板、电池组、远程监控终端，BMS电路板连接与远程监控终端相连，BMS电路板的电压采集端口和温度采集端口均与电池组相连，通过BMS电路板上的电压采集功能和温度采集功能采集电池组的电压参数和温度参数，直流发电管理系统为上述直流发电管理系统。

本直流发电管理系统的工作原理为：

1）稳压输出管理

预先在系统内设置输入电压的额定值（电压可调），以下将输入电压的额定值设定为48V为例进行说明。当处理器检测到的电池输入电压大于48V时：处理器CPU通过控制向第一MOS管M1输出直流斩波、向第二MOS管M2输出同步续流来起到稳压输出作用，此时第三MOS管M3直接导通，第四MOS管M4断开，电流通过滤波电感L，整个电路起到DC-DC降压输出的功能；当处理器检测到的电池输入电压低于48V时：处理器CPU通过控制向第三MOS管M3输出直流斩波、向第四MOS管M4输出同步续流来起到稳压输出作用，此时第一MOS管M1直接导通，第二MOS管M2断开，电流通过滤波电感L，整个电路起到DC-DC升压输出的功能。

2）放电管理

预先在系统内设置放电电流的限流值（限流值0-100A可调），以下将放电电流的限流值设定为100A为例进行说明。处理器CPU采集到的放电电流大于100A时，处理器触发直流发电管理系统的限流功能，处理器CPU通过向第一MOS管M1输入降压斩波信号或向第三MOS管M3输入升压斩波信号，此时处理器通过向第二MOS管M2输入同步降压续流信号或向第四MOS管M4输入同步升压续流信号来降低输出电压，从而达到稳定输出电流的功能；

处理器CPU采集放电电流小于100A时：直流发电管理系统稳定输出48V电压，工作原理按照稳压输出管理执行；

当基站市电停电后，处理器CUP检测到放电电压大于48V时，直流发电管理系统不启动，当备用电池放电至处理器CUP检测到的放电电压为48V时，便携式发电系统启动放电。

3）充电管理

预先在系统内设置充电电流的限流值（限流值在0-100A可设），以下将充电电流的限流值设定为50A为例进行说明。处理器CPU采集的充电电流大于50A时，处理器触发直流发电管理系统的限流功能，此时处理器CPU通过向第一MOS管M1输入降压斩波信号或向第三MOS管M3输入升压斩波信号，此时处理器通过向第二MOS管M2输入同步降压续流信号或向第四MOS管M4输入同步升压续流信号来调节充电电压，从而达到稳定充电电流的功能；

处理器CPU采集的充电电流小于50A时，按照实际充电电流执行充电作业，工作原理按照稳压输出管理执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。