电源供电切换控制系统及制冷机组

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别是一种电源供电切换控制系统及制冷机组。

背景技术

传统的商用冷库制冷机组采用单相或三相交流供电的方式，机位固定，不可移动，而冷冻货物的运输需要可移动制冷机组制冷保持货物冷冻状态，目前市场上已陆续出现多家依托新能源汽车供电的制冷机组，即带有制冷功能的新能源冷藏车，新能源冷藏车制冷机组采用车载直流高压电池供电，且这种依托高压电池供电的制冷机组不限于用在汽车上，也可以用在其他运输冷冻货物的运输工具上，如小型货物运输船等。由于直流供电电池电量有限，制冷机组用电量较多，所以能够保证制冷机组的供电持续可靠以及节约电池电量是非常重要的问题，保障货物的稳定状态，保证运输工具的长途运行。

为了降低机组对电池的电能消耗，故在船靠岸时或新能源冷藏车在驻车时有交流市电情况下，如果可以采用交流电源接入机组给机组供电，会减少运输船直流供电电池或车载电池的电能消耗，尤其对于提高冷藏车的运行里程是有很大帮助。

因此，如何设计一种电源供电切换控制系统及制冷机组，能减少运输船直流供电电池或车载电池的电能消耗，是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中，直流供电电池电量有限，会影响制冷机组中货物的稳定的问题，本发明提出了一种电源供电切换控制系统及制冷机组。

本发明的技术方案为，提出了一种电源供电切换控制系统，包括包括一用于为待供电设备提供直流电的直流供电系统、一用于为所述待供电设备提供交流电的交流供电系统、以及一连接所述直流供电系统以及交流供电系统的显示控制单元，所述显示控制单元可根据电源供电切换控制系统的输入电源种类切换所述直流供电系统以及交流供电系统的工作状态。

进一步，所述直流供电系统包括一用于为待供电设备供电的第一直流供电电路，所述第一直流供电电路包括第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器、预充电阻；

所述第二直流继电器与所述第三直流继电器的一端连接到直流电源的输出端、另一端连接到所述待供电设备，所述第一直流继电器与所述预充电阻串联后并联到所述第二直流继电器两端。

进一步，当所述输入电源的种类为直流电源，且所述待供电设备处于预充阶段时，所述显示控制单元控制第一直流继电器与第三直流继电器导通；

当所述输入电源的种类为直流电源，且所述待供电设备正常上电时，所述显示控制单元控制第二直流继电器与第三直流继电器导通。

进一步，所述直流供电系统还包括一与所述显示控制单元连接并供电的第二直流供电电路、以及一用于输出可检测所述直流电源电压大小的检测信号的第一输出检测电路。

进一步，所述交流供电系统包括一用于为待供电设备供电的交流供电电路、以及一用于输出可检测交流电源电压大小的检测信号的第二输出检测电路，所述交流供电电路包括第一交流继电器、第二交流继电器、整流桥；

所述第一交流继电器与所述第二交流继电器的第一端连接到交流电源的输出端、另一端连接到所述整流桥的输入端，所述整流桥的输出端与所述待供电设备连接。

进一步，当所述输入电源为交流电源，且显示控制单元通过直流电源上电时，所述显示控制单元控制第一交流继电器与所述第二交流继电器导通。

进一步，所述显示控制单元包括：

一继电器控制电路，其用于控制第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器、第一交流继电器、第二交流继电器的通断状态，进而切换所述直流供电系统以及交流供电系统的供电状态；

一检测信号输入电路，其分别连接所述第一输出检测电路以及第二输出检测电路，用于获取直流电源和交流电源的电压大小；

通讯电路，其与待供电设备连接，用于在所述待供电设备上电时，与所述待供电设备通讯；

单片机，分别连接到所述继电器控制电路、检测信号输入电路、通讯电路，用于控制所述继电器控制电路、检测信号输入电路、通讯电路的工作状态。

进一步，当所述输入电源为直流电源，且交流电源接入时，所述显示控制单元控制所述第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器断开，控制所述第一交流继电器、第二交流继电器导通，使所述直流供电系统停止供电，交流供电系统开始供电。

进一步，所述显示控制单元还包括一用于显示所述直流供电系统以及交流供电系统工作状态的显示电路、以及一用于检测所述电源供电切换控制系统温度的感温电路。

本发明还提出了一种制冷机组，所述制冷机组具有上述电源供电切换控制系统。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明提出的电源供电切换系统包括直流供电系统和交流供电系统，且直流供电系统和交流供电系统的供电可以切换，能实现分时为机组供电，保证机组运行的可靠性。且在交流供电下，直流电源不为机组供电，节约直流电池电量，对于依靠直流供电的运输工具能够增加续航里程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体的控制框图；

图2为本发明显示控制单元的内部组成图；

图3为本发明直流供电系统的组成图；

图4为本发明交流供电系统的组成图；

其中，1为显示板控制单元、2为低压直流输入端、3为降压电路、4为单片机及其他电路、5为显示电路、6为继电器信号输出端、7为继电器控制电路、8为检测信号输入端、9为检测信号输入电路、10为通讯信号输入端、11为通讯电路、12为感温电路、13为直流供电系统、14为直流输入端、15为直流继电器1、16为预充电阻、17为直流继电器2、18为直流输出1端、19为直流输出2端、20为DC/DC模块、21为直流输出2端、22为直流检测单元、23为检测信号输出端、24为交流供电系统、25为交流输入端、26为交流输入检测单元、27为检测信号输出端、28为交流继电器1、29为交流继电器、30为整流桥、31为直流输出端。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

由于直流供电电池电量有限，制冷机组用电量较多，所以能够保证制冷机组的供电持续可靠以及节约电池电量是非常重要的问题，保障货物的稳定状态，保证运输工具的长途运行。为了降低机组对电池的电能消耗，本发明的思路在于，提出一种电源供电切换控制系统，其包括直流供电系统和交流供电系统，并通过输入电源的类型切换直流供电系统和交流供电系统的工作状态，使直流供电系统和交流供电系统能够分时供电，且在交流系统供电时，直流系统不供电，达到节约直流电量的问题。

请参见图1，本发明提出的电源供电切换控制系统，包括直流供电系统、交流供电系统、以及显示板单元，其中，直流供电系统的输入侧连接到直流电池1、输出侧连接到制冷机组控制系统，用于为制冷机组控制系统提供直流电；

交流供电系统的输入侧连接到交流市电、输出侧连接到制冷机组控制系统，用于为制冷机组控制系统提供交流电；

显示板控制单元分别连接到直流供电系统、交流供电系统以及制冷机组控制系统，用于根据输入电源的类型调节直流供电系统和交流供电系统的工作状态。

这里输入电源包括直流电和交流电，直流电即图1中的直流电池、交流电即图1中的交流市电，待供电设备为制冷机组控制系统，在运输工具中，直流电池1是恒定设于制冷机组中，而交流电源会根据运输工具的停靠选择接入，为节省直流电池1的能量，本发明中通过检测输入电源的类型，即是否有交流电来切换直流供电系统和交流供电系统的工作状态，实现直流供电系统和交流供电系统的分时供电控制。

其中，直流供电系统包括一用于为待供电设备供电的第一直流供电电路，其第一直流供电电路包括第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器、预充电阻；

第二直流继电器与第三直流继电器的一端连接到直流电源的输出端、另一端连接到待供电设备，第一直流继电器与预充电阻串联后并联到第二直流继电器两端。

请参见图3，第一直流继电器为图3中的直流继电器1(15)，第二直流继电器为图3中的直流继电器2(17)，第三直流继电器为图3中的直流继电器3(19)，三个直流继电器均连接在直流输入(14)与直流输出1(18)之间，因此在继电器闭合后即可连通直流电池与待供电设备，故显示控制单元可以通过对三个继电器的通断状态进行控制，从而调节直流供电系统(13)的供电状态。

这里，当输入电源的种类仅为直流电源时，可以在待供电设备预充阶段下，先通过显示控制单元控制直流继电器1(15)和直流继电器3(19)闭合，以实现预充保护，在正常上电时，控制直流继电器2(17)和直流继电器3(19)闭合，从而为待供电设备的正常上电。

进一步的，直流供电系统还包括一与显示控制单元连接并供电的第二直流供电电路、以及一用于输出可检测直流电源电压大小的检测信号的第一输出检测电路。

请参见图3，第二直流供电电路由DC-DC模块(20)和直流输出2(21)组成，用于对直流输入(14)进行DC-DC变换，将电压转换为可供显示控制单元工作的电压，如图1，显示板控制单元还连接有一直流电池2，该部分电能即作为直流电池2为显示板控制单元供电。具体的，显示控制单元的工作电压为12V或24V，因此，DC-DC模块(20)用于将直流输入(14)的电压转换为12V或24V电压。

第一输出检测电路由直流检测单元(22)和检测信号输出(23)组成，其用于获取检测直流输入(14)的电压大小，并通过检测信号输出(23)传输给显示控制单元，显示控制单元用于判断该电压是否正常后，再对第一直流供电电路进行控制，从而对待供电设备供电，避免电压异常造成的损坏。

进一步的，交流供电系统包括一用于为待供电设备供电的交流供电电路、以及一用于输出可检测交流电源电压大小的检测信号的第二输出检测电路，其交流供电电路包括第一交流继电器、第二交流继电器、整流桥；

其中，第一交流继电器与第二交流继电器的第一端连接到交流电源的输出端、另一端连接到整流桥的输入端，整流桥的输出端与待供电设备连接。

请参见图4，交流供电电路由交流继电器1(28)、交流继电器2(29)、整流桥模块(30)、直流输出(31)组成，由于交流继电器1(28)和交流继电器2(29)均串联在交流输入(25)与直流输出(31)之间，因此显示控制单元可以通过控制交流继电器1(28)和交流继电器2(29)的导通状态，进而调节待供电设备的上电状态，整流桥模块(30)用于进行AC-DC转换，将交流电转换为直流电，以供待供电设备工作。

第二输出检测电路由交流输入检测单元(26)和检测信号输出(27)组成，用于检测交流电压的大小，避免电压异常造成的损坏。

其中，当输入电源确定为交流电源时，显示控制单元控制交流继电器1(28)和交流继电器2(29)导通，使待供电设备上电。

进一步的，本发明提出的显示控制单元包括：

一继电器控制电路，其用于控制第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器、第一交流继电器、第二交流继电器的通断状态，进而切换直流供电系统以及交流供电系统的供电状态；

一检测信号输入电路，其分别连接第一输出检测电路以及第二输出检测电路，用于获取直流电源和交流电源的电压大小；

通讯电路，其与待供电设备连接，用于在待供电设备上电时，与待供电设备通讯；

单片机，分别连接到继电器控制电路、检测信号输入电路、通讯电路，并用于控制继电器控制电路、检测信号输入电路、通讯电路的工作状态。

请参见图2，继电器控制电路(7)的继电器信号输入端(6)分别连接到直流供电系统(13)和交流供电系统(24)，用于控制直流继电器1(15)、直流继电器2(17)、直流继电器(19)、交流继电器1(28)、交流继电器(29)的通断状态；

检测信号输入电路(9)具有一交直流检测信号输入端(8)，其分别连接到直流供电系统(15)的检测信号输出(23)和交流供电系统(24)的检测信号输出(27)上，用于确定输入电源为直流电源还是交流电源，以及直流电源和交流电源的电压大小；

通讯电路(11)包括一通讯信号输入输出端(10)，该通讯信号输入输出端(10)连接到待供电设备，用于在待供电设备上电后，与待供电设备通讯，并发送相应的控制指令。

其中，当输入电源为直流电源，且有交流电源接入时，显示控制单元控制第一直流继电器、第二直流继电器、第三直流继电器断开，并控制第一交流继电器、第二交流继电器导通，使直流供电系统停止供电，交流供电系统开始供电。通过该控制，可以使本发明在有交流输入时，停止直流电源供电，以节省直流电源的能量。

请参见图2，本发明的显示控制单元还包括一用于显示直流供电系统以及交流供电系统工作状态的显示电路、以及一用于检测电源供电切换控制系统温度的感温电路，以提高控制的可靠性。

进一步的，显示控制单元还包括连接在单片机电路及其他电路(4)与低压直流输入(2)之间的降压电路(3)，其用于将低压直流输入(2)的电压转换为单片机的工作电压，具体的，降压电路(3)用于将12V电压或24V电压转换为5V电压或3.3V电压，其低压直流输入端(2)连接到直流输出2(21)处，用于从直流供电系统(13)上取电供单片机工作。

其中直流电源的供电可以为高压直流或低压直流，在接入直流电源为低压直流时，则不需要进行DC-DC变换，结合交流电源的输入，本发明至少具有四个工作模式，下面分别对本发明的四个工作模式进行说明：

请参见图2至图4，当输入电源完全为高压直流时，高压直流电接入直流供电系统(13)后，先通过DC-DC模块(18)将电压降低至12V或24V，再通过直流输出2(21)给显示板控制单元(1)中的低压直流输入端(2)供电，然后通过降压模块(3)将电压降低为3.3V或5V，即单片机及其他电路(4)所需电压，单片机及其他电路(4)开始工作，同时，高压直流电通过直流输入端(14)接入后，直流检测单元(22)开始检测直流电压的大小，并将检测信号通过检测信号输出端(23)输出到交直流信号输入端(8)，通过检测信号输入电路传给单片机判断此时工作电压大小，是否满足机组工作条件，如果不满足调节，显示电路(5)会报相应的提示代码或文字提示，或显示板内置的蜂鸣器电路发出警报，提醒电压过低。如果电压满足启动条件，单片机通过继电器控制电路(7)控制直流继电器1(15)和直流继电器3(19)闭合，对待供电设备预充电，在预充电保护结束后，单片机通过继电器控制电路(7)控制直流继电器2(17)和直流继电器3(19)闭合，断开直流继电器1(15)，使待供电设备正常上电。

当输入电压包括高压直流电和低压直流电时，由于部分船只载有低压12V或24V直流电池，部分冷藏车也载有低压12V或24V直流电池，对于这类运输工具，可采用高压直流电池为制冷机组供电，低压直流电池为显示板供电的方式，使机组工作，因为DC-DC模块(20)成本较高，且是可拆卸模块，如采用船载或车载低压电池为显示板供电的方式，可省去该部分，以上供电方式下，低压12V或24V直流电池接入低压直流输入(2)经降压电路(3)，为显示板单片机提供工作电压，显示板单片机工作后，此时高压直流电池接入直流供电系统后，后续的控制方式与上述完全采用高压直流供电情况下开机关机等功能及逻辑相同。

当采用交流电为机组供电，且存在低压直流或者高压直流通过DC-DC转低压为显示控制单元供电时，如此时高压直流电池没有接入机组，交流电接入到交流供电系统(24)后，交流检测单元(26)通过交流输入端(25)检测到交流电接入后，将检测到的交流信号通过检测信号输出端(27)传给显示板控制单元(1)的交直流检测信号输入端(8)，经检测信号输入电路(9)传给显示板的单片机，此时，显示板单片机将通过继电器控制电路(7)控制交流继电器1(28)和交流继电器2(29)闭合，交流电此时可接入到整流桥模块(30)，经整流后，将直流电通过直流输出端(31)接入到制冷机组控制系统中，显示板可进行开机指令等实现机组功能，如停止接入交流电，如需关机，可通过按下显示板按键，使机组进入待机状态，两个交流继电器不改变状态，如果直接断开接入交流电，即拔掉交流电插头等方式后，此时显示板检测不到交流电接入机组，显示板会向交流供电系统发出断开交流继电器1(28)和交流继电器2(29)的指令，完成完整的关机状态。当交流电断开后，显示电路(5)显示当前机组状态，如此时高压电已接入直流供电系统，会自动实现上述中显示板控制几路直流供电器的方式，自动开机为机组供电。

在制冷机组正在使用高压电池工作，此时突然接入交流电的情况下，交流供电系统(24)的交流输入检测单元(26)将信号通过检测信号输出端(27)给显示板，显示板单片机接收到了交流电接入信号后，先执行机组关机指令，待机组关机后，显示板控制直流供电系统(13)的所有直流接触器断开，再控制交流继电器的控制信号发出，经继电器控制电路(7)将信号发出到继电器信号输出端(6)给交流供电系统(24)，交流供电系统(24)的交流继电器1(28)及交流继电器2(29)接收到来自显示板的闭合控制信号，两个继电器闭合，实现上述描述的整流桥将整流后的直流电供给制冷机组控制系统的工作状态。上述交流供电突然接入的情况，显示板采用DC-DC模块(20)输出的电源或低压电池供电的情况均可实现。如需再次采用高压直流供电的方式为机组供电，只需通过显示板控制单元(1)开机即可实现上述高压直流电池为机组供电的工作情况。

上述采用交流电接入的供电方式，一是避免了交直流同时为机组供电的情况，采用显示板检测及控制的方式实现自动化的切换直流交流，交流断开后，如高压电已接入直流供电系统，再次自动启动直流供电系统为制冷机组供电，实现机组工作的连续性，避免人为关闭交流供电后，忘记使机组开机继续工作。二是通过交流供电系统的工作，可使运输船舶或冷藏车在停驻情况下，制冷机组减少对船载和车载高压电池电能的使用，可使船上或车上的空调等其他用电设备有更多的可使用时长，且对于依靠高压电池运行的冷藏车来说还可提高续航里程。

本发明还提出了一种制冷机组，所述制冷机组采用上述电源供电切换控制系统。

与现有技术相比，本发明提出的电源供电切换系统包括直流供电系统和交流供电系统，且直流供电系统和交流供电系统的供电可以切换，能实现分时为机组供电，保证机组运行的可靠性。且在交流供电下，直流电源不为机组供电，节约直流电池电量，对于依靠直流供电的运输工具能够增加续航里程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。