一种固态智能交流控制模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种车载配电系统智能交流配电箱智能控制开关，尤其涉及一种固态智能交流控制模块。


背景技术：

2.车载配电系统主要由配电控制单元、综合电源以及控制面板组成，实现整车供配电的智能管理、分配和控制功能。随着电源数字化程度提高，对新的供配电系统相对于传统的供电系统智能化、数字化以及可靠性要求提高，特别是配电系统的合理配电、智能控制和精准保护等功能要求大大提高。同时，车载智能配电系统交流供电设备开机浪涌大，要求配电保护阈值和保护动作适时调整，灵活配置，更好的保证系统工作稳定性，提高设备可靠性。
3.现有技术中，接触器等机械开关采用机械触碰方式改变电路的通断，其使用寿命与使用次数有限，有触点，不能频繁控制通断，组件的老化会导致腐蚀，开关响应速度较慢，体积大，可靠性相对较低。
4.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供了一种固态智能交流控制模块，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型的固态智能交流控制模块，包括三部分：一个智能交流控制单元、一个固态开关单元、一个壳体；
8.所述智能交流控制单元包括主控单元，所述主控单元通过电计量单元与电压互感器连接，并通过can总线与远程开关信号连接，并通过can通讯单元与固态开关单元连接。
9.与现有技术相比，本实用新型所提供的固态智能交流控制模块，集成了智能数字控制单元和双向可控硅电子开关单元，控制单元进行隔离采样，有效的解决了负载特性对控制功能的影响。
附图说明
10.图1-1、图1-2、图1-3分别为本实用新型实施例提供的固态智能交流控制模块整体结构俯视、主视、侧视示意图；
11.图2-1为智能交流控制模块智能交流控制单元原理框图；
12.图2-2为智能交流控制模块智能交流控制单元信号传递示意图；
13.图3为智能交流控制模块智能交流控制单元通信框图；
14.图4为智能交流控制模块固态开关单元原理框图；
具体实施方式
15.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
16.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
17.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
18.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
19.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
20.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
21.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
22.本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
23.本实用新型的固态智能交流控制模块，包括三部分：一个智能交流控制单元、一个固态开关单元、一个壳体；
24.所述智能交流控制单元包括主控单元，所述主控单元通过电计量单元与电压互感器连接，并通过can总线与远程开关信号连接，并通过can通讯单元与固态开关单元连接。
25.所述主控单元采用gd32f105系列单片机，通过电源转换单元与dc24v辅电单元连接。
26.所述主控单元设有过温、输入过压以及各支路输出的过压、过流保护单元，并连接
有告警指示灯。
27.所述电计量单元选用rs8209d电量计芯片。
28.所述固态开关单元主要包括交流电子开关，所述交流电子开关包括两路型号为jst80is-1600bw的双向可控硅。
29.所述壳体材质为pc+abs，采用注塑成型，壳体顶面设有6个m6的boss柱，2个直径φ2.5的过孔，壳体顶面装有10品通信接口。
30.综上可见，本实用新型实施例的固态智能交流控制模块，结构简单、组装方便，实用性强，且美观大方。
31.为了更加清晰地展现出本实用新型所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本实用新型实施例所提供的进行详细描述。
32.设计思想：固态智能交流控制模块采用模块化设计，扩展性强，采用全国产化器件，输出可以接感性负载、容性负载等设备，具有过流、过压保护阈值和动作时间设置功能，配电工作数据、故障数据采集、存储和上报功能，在有效的保留功能的基础上，
33.结构设计简单，组装方便，并满足一定的抗震等级和阻燃等级。
34.实施例1
35.如图1-1、图1-2、图1-3至图4所示：
36.固态智能交流控制模块分为三部分：智能交流控制单元(1个)，固态开关单元(1个)，壳体(1个)。
37.1、智能交流控制单元：
38.智能交流控制单元采用国产化主控芯片gd32f105系列单片机，通过电量计单元采集交流输入电压、电流和频率，通过can总线上报采集的电压、电流、频率以及温度数据信息，同时接受外部控制指令；根据设定阈值判断实现过温、输入过压以及各支路输出的过压、过流保护功能，并输出告警指示灯提示。
39.2、固态开关单元：
40.固态开关单元主要包括交流电子开关，其通过接收智能交流控制单元的指令，控制交流电子开关通断。交流电子开关选用国产双向可控硅jst80is-1600bw，其开关使用寿命长，开关损耗小，可控两路单相交流输出，耐压1600v，工作温度-40℃～125℃，可承受最高达80a的通态均方根电流，满足大功率交流输出通断控制需求。
41.3、壳体
42.壳体材质为pc+abs，采用注塑成型。壳体顶面设有6个m6的boss柱，2个直径φ2.5的过孔；壳体顶面装有10品通信接口。
43.所述pc+abs，有良好的隔热、阻燃、耐温性能。
44.本实用新型的智能交流控制模块，原理如下所述：
45.如图2-1所示，智能交流控制单元采用国产化主控芯片gd32f105系列单片机，由辅电单元外部供电dc24v经过dc-dc转换为3.3v为其供电。其可通过i/o接受远程开关信号输入的开关机指令，选用国产的专用电量计芯片rs8209d采集交流输入电压l、n；通过1路can接口接收功率控制单元采集的电压、电流以及温度数据信息，并向功率控制单元下发控制指令；根据设定阈值判断实现过温、输入过压以及各支路输出的过压、过流保护功能，并输出告警指示灯提示。
46.智能交流控制单元交流输入电压采集选用方案：选用国产的专用电量计芯片rs8209d采集交流输入电压，输入电压经过电压互感器采集至芯片的电压采样通道。该芯片可通过spi通信将交流电压数据传输至单片机进行输入过压判断，并且实现交流电压采集的隔离。
47.如图2-2所示，智能交流控制单元通过i/o接口j7提供的一组8路输入(in21-in28)，将检测的远程开关信号传输至单片机，执行远程开机操作。输入接上拉电阻，初始状态为高电平，低电平输入有效。
48.如图3所示，智能交流控制单元有1路can通信，用于和固态开关单元进行数据传输与指令发送，与单片机的can0_rx、can0_tx相连。选用td301mcan隔离收发模块，可以实现直流电气隔离，将can总线电平转换为ttl/cmos电平。若该控制板为终端设备，则can_h与can_l之间需接终端电阻120ω，否则不需要。
49.如图4所示，固态开关单元主要包括交流电子开关，其可接收智能交流控制单元的指令，控制交流电子开关通断。交流电子开关采用国产双向可控硅jst80is-1600bw，可控两路单相交流输出，耐压1600v，工作温度-40℃～125℃，可承受最高达80a的通态均方根电流。
50.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术特征：
1.一种固态智能交流控制模块，其特征在于，包括三部分：一个智能交流控制单元、一个固态开关单元、一个壳体；所述智能交流控制单元包括主控单元，所述主控单元通过电计量单元与电压互感器连接，并通过can总线与远程开关信号连接，并通过can通讯单元与固态开关单元连接。2.根据权利要求1所述的固态智能交流控制模块，其特征在于，所述主控单元采用gd32f105系列单片机，通过电源转换单元与dc24v辅电单元连接。3.根据权利要求2所述的固态智能交流控制模块，其特征在于，所述主控单元设有过温、输入过压以及各支路输出的过压、过流保护单元，并连接有告警指示灯。4.根据权利要求3所述的固态智能交流控制模块，其特征在于，所述电计量单元选用rs8209d电量计芯片。5.根据权利要求1至4任一项所述的固态智能交流控制模块，其特征在于，所述固态开关单元主要包括交流电子开关，所述交流电子开关包括两路型号为jst80is-1600bw的双向可控硅。6.根据权利要求5所述的固态智能交流控制模块，其特征在于，所述壳体材质为pc+abs，采用注塑成型，壳体顶面设有6个m6的boss柱，2个直径φ2.5的过孔，壳体顶面装有10品通信接口。

技术总结
本实用新型公开了一种固态智能交流控制模块，包括能交流控制单元、固态开关单元、壳体；智能交流控制单元包括主控单元，主控单元通过电计量单元与电压互感器连接，并通过CAN总线与远程开关信号连接，并通过CAN通讯单元与固态开关单元连接。主控单元采用GD32F105系列单片机，通过电源转换单元与DC24V辅电单元连接。主控单元设有过温、输入过压以及各支路输出的过压、过流保护单元，并连接有告警指示灯。集成了智能数字控制单元和双向可控硅电子开关单元，控制单元进行隔离采样，有效的解决了负载特性对控制功能的影响。了负载特性对控制功能的影响。了负载特性对控制功能的影响。


技术研发人员：赵文怡
受保护的技术使用者：北京大华无线电仪器有限责任公司
技术研发日：2023.01.11
技术公布日：2023/9/3