一種不斷電排插的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種不斷電排插，包括UPS控制器、逆變器、升壓器、充電器和電池組，所述充電器與所述電池組連接在市電連通時為電池組充電，所述電池組與升壓器、逆變器連接在市電斷電時為排插上的電源輸出接口供電，所述UPS控制器控制所述升壓器、逆變器、充電器、電池組的切換。該不斷電排插能夠在市電斷電的一段時間內繼續為排插供電，使用戶能夠對重要資料進行緊急備份存檔，正常關閉用電設備，減少了突然斷電對用電設備造成的損害。
【專利說明】
一種不斷電排插
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種排插，尤其是涉及一種不斷電排插。【背景技術】
[0002]電器化時代的今天，人們對電器的依賴程度越來越大。然而，隨著信息社會的發展，人們對系統的穩定性要求越來越高。當系統突然斷電時，往往由于來不急備份而丟失重要數據，造成不可估量的損失。目前，對于部分極為重要的設備，一般會配備相應的UPS系統，以保證在斷電情況下及時提供電力支持，保證用電設備不間斷的電源供應。然而，現有的UPS工業化氣息濃重，厚實笨重而且不美觀，對于一些不需要持續提供電力支持的場合而言，成本較高，而且由于體積較大也不便于攜帶。
[0003]排插作為一種基本的電力設備，經常為各種用電設備提供供電接口，而且還能夠保護用電設備，起到防浪涌、防短路、防過載、防雷擊等作用。現有技術中公開了一種帶USB 接口的可移動充電插線板(CN204045862 U)，在斷電時，可通過內置儲能器件為USB接口獨立供電，對手機、MP3、MP4等移動設備充電。然而，對于其他非USB接口的用電設備而言，則無能為力。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種不斷電的排插，能夠在斷電情況下持續為用電設備提供電源輸出，保證用電設備的正常使用。
[0005]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:
[0006]—種不斷電排插，包括UPS控制器、逆變器、升壓器、充電器和電池組，其特征在于， 所述充電器與所述電池組連接在市電連通時為電池組充電，所述電池組與升壓器、逆變器連接在市電斷電時為排插上的電源輸出接口供電，所述UPS控制器控制所述升壓器、逆變器、充電器、電池組的切換。
[0007]進一步，還包括USB充電器，所述USB充電器與所述UPS控制器連接，所述USB充電器包括市電和UPS電源輸出兩路供電。
[0008]進一步，所述USB充電器與光耦連接。
[0009]進一步，還包括夜燈應急燈，所述夜燈應急燈與所述USB充電器連接。
[0010]進一步，還包括無線控制器，所述無線控制器通過RS232與所述UPS控制器連接，所述無線控制器控制UPS系統的切換和/或排插上各電源輸出接口的通斷。
[0011]進一步，所述無線控制器采用ESP8266芯片，所述UPS控制器采用MC9S08芯片， ESP8266與MC9S08之間采用二極管和電阻進行鉗位。[〇〇12] 進一步，所述電池組由鋰電池和BMS電池管理系統構成。
[0013]進一步，所述電池組可拆卸地連接于排插的一端。
[0014]進一步，所述排插上包括市電輸出接口、不間斷電源輸出接口和/或USB電源輸出接口。
[0015]進一步，所述排插上還包括市電開關、UPS開關和/USB開關。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果如下:[0〇17]1)將電池組與傳統排插進行集成，通過UPS控制器控制電池組的充電和放電，在斷電情況下通過升壓電路為排插提供正常電源輸出，保證了用電設備在突然斷電情況下正常使用，便于用戶資料的緊急備份與存檔；
[0018]2)采用鋰電池作為電池組，并通過可拆卸的方式與排插進行電連接，可將鋰電池單元單獨作為移動電源使用，擴展了傳統插排的功能；
[0019]3)在排插上設置了無線控制模塊，用戶通過移動客戶端可查看排插內UPS系統的工作狀態，并控制各個電源輸出接口的通斷，方便用戶管理。【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型不斷電排插的結構示意圖；[0021 ]圖2為本實用新型不斷電排插可拆卸的連接示意圖；[〇〇22]圖3為本實用新型后備式UPS可遠程遙控的不斷電排插的系統結構圖；[〇〇23]圖4為無線控制器與UPS控制器的電路連接圖；[〇〇24]圖5為USB充電器輸入電路結構圖。【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
[0026]如圖1所示，本實用新型不斷電排插主要由兩部分構成，一部分為排插本體，另一部分為電池組，排插本體內部包含UPS控制器、逆變器、升壓器、充電器，當市電正常時，排插本體通過UPS端的DC/DC轉換器對電池組進行充電；當市電突然斷電之后，UPS控制器將電池組切換至電源輸出模式，經升壓器和逆變器升壓后為排插提供電能。在一種實施例中，排插本體上提供的電源輸出接口均為不斷電電源輸出接口，當斷電后，電池組同時為排插上的不斷電電源輸出接口供電。在另一實施例中，排插本體上提供的電源輸出接口分為市電輸出接口和不斷電電源輸出接口，其中，市電輸出接口連接市電供電通路，僅在市電正常時提供電源輸出，不斷電電源輸出接口同時連接市電供電通路和電池組供電通路，在市電正常供電和斷電的情況下選擇相應的供電通路。相應地，在排插本體上還可設置USB充電接口， 同時連接市電供電通路和電池組供電通路，為手機等移動設備提供不斷電電源供應。
[0027]優選的，為了提高電源模塊的利用率，如圖2所示，排插本體與電池組采用可拆卸的方式進行電連接。當需要時，電池組可拆卸單獨作為移動電源使用。
[0028]為了更詳細地說明本實用新型各個組件的連接與控制關系，圖3示出了本實用新型另一實施例的系統結構圖。本實施例采用后備式UPS進行說明，電池組采用鋰電池與BMS 電池管理單元構成，UPS控制器作為主控芯片。當市電斷電時，UPS開始工作，電池組通過升壓器將電池電壓變成高壓直流，再通過逆變器轉換成排插的輸出電源，逆變器的輸出也作為USB充電器的電源，保證斷電的時候USB也能繼續保持有電狀態。優選的，還包括無線控制器，無線控制器與UPS之間采用RS232實時通信控制UPS的狀態切換，同時無線控制器通過 UPS控制器控制各個電源輸出接口開關的通斷，UPS控制器將輸入電壓、輸入電流、電池電壓、電池電流、電池電量、輸出電壓、輸出電流、告警信息等數據傳輸到無線控制器，無線控制器經過路由器傳輸到云端服務器，再由WIFI/3G/4G/GPRS等方式將信息傳輸到用戶的移動客戶端。數據傳輸是雙向的，客戶也可以根據需求將命令通過此路徑傳輸到可遙控的不斷電排插上，進行UPS開機、關機、開關機凍結等操作以及控制各個電源輸出接口的通斷。 [0029 ]在排插上電的時候，出于安全的考慮，USB電源輸出接口以及其他排插電源輸出接口都是沒有電的狀態。USB充電器有兩路輸入，一是市電，二是UPS的輸出。市電正常的情況下通過市電輸入整流，反激DC-DC變換成+5V輸出。+5V輸出通過D1和D3給無線控制器和UPS 控制器作為輔助電源，無線控制器通過RS232與UPS控制器進行信息交互，查詢UPS的狀態、 市電電壓、電池電壓等。所有采樣正常后，通過排插上的UPS開關或者由移動客戶端向無線控制器發送開啟UPS指令，UPS控制器收到命令之后，判斷是否具備UPS開啟的條件，如符合即切換RLY2至節點1，由市電對UPS輸出直供，同時開啟充電器，由市電對電池組進行充電， 此時UPS工作在充電模式。斷電時，快速開啟升壓器將電池組電壓切換成高壓直流，再通過逆變器將高壓直流轉換成用電設備可用的交流電，將RLY2切換至節點2,由逆變器輸出作為 UPS輸出，此時UPS工作在放電模式。在斷電狀態下，UPS控制器的輔助電源由電池電壓通過線性芯片降壓供電，而UPS輸出通過整流二極管對USB充電器持續供電，USB充電器給無線控制器的+5V電壓也能夠平滑供應，保證在斷電的情況下，移動客戶端依舊能夠對排插進行遠程遙控。
[0030]排插上包含三個物理開關和一個觸控開關，分別是USB開關、UPS開關、市電開關以及夜燈的觸控開關，物理開關信號通過UPS控制器進行采集和處理。USB、UPS、和市電插頭的實時狀態也會通過RS232傳輸到無線控制器，再由無線控制器經過云端服務器傳輸給用戶。 觸控開關信號通過無線控制器芯片進行采集和處理。當開關開啟，相應的LED指示燈也隨著亮起，其中觸控燈在斷電的時候被強制點亮，作為應急燈使用。此外，排插上還包含兩個大電流的輸出接頭，可以通過移動客戶端的命令和排插上的物理開關控制插頭的供電，保證用戶在接入大功率負載或者其余UPS不適用負載時排插的正常使用。
[0031]為了更清楚地說明無線控制器與UPS控制器的連接與控制關系，圖4示出了無線控制器與UPS控制器的電路連接圖，在此實施例中采用MC9S08芯片作為UPS控制器，ESP8266芯片作為無線控制器，其中ESP8266作為主控芯片，由于兩個芯片工作電壓不同，在RXD和TXD 通信之間加上二極管D1、D2和電阻進行鉗位。GP104的作用是探尋UPS的狀態，當GP104為1 時，則認定UPS在線，可以通過通信進行控制，當GP104為0時證明UPS掉線，無法通過遠程進行控制。UPS的狀態信息通過無線控制器實時傳輸到用戶終端。GP105是UPS應用的一個強制命令，UPS屬于保護型設備，不能夠輕易掉電或者觸碰關機。在本實施例中使用GP105控制 UPS，當GP105置1時，強制UPS不能通過排插上的UPS開關隨意開通或關閉UPS系統。當GP105 置0時，UPS可以通過UPS開關進行控制。GP100為市電輸出繼電器的控制命令，置1時閉合市電繼電器，置0時關閉市電繼電器。GP102為USB充電器輸出繼電器的控制命令，由于USB屬于人為能夠接觸的電源，本實施例中加上光耦0PT1進行隔離，確保電源的安全性。GP1013為 LED夜燈的驅動控制接口；當市電正常運作的情況下，LED由觸控信號GP1015的接收信號進行控制，當市電缺失時，ESP8266將GP1013輸出電平強制轉為高電平輸出，將LED點亮作應急燈使用。GP1012為UPS遠程開關機的控制接口；GP1014、GP1016分別為USB電源輸出和市電開關的控制接口；GP1010為無線通信的LED燈，當無線連接成功時，點亮LED燈。
[0032]在優選的實施例中，無線控制器和UPS控制器的電源均由USB充電器供應。USB充電器有兩路電源，一路由市電直接供應，一路由UPS的輸出直接供應。如圖5所示，當市電正常的情況下，此時UPS處于待機或者充電狀態，逆變器處于關閉狀態，USB充電器的輸入由市電經過D1、D2整流進行供電，市電輸入與UPS到USB充電器直接的電力轉接通過二極管D3、D4進行反向截止。當市電缺失的時候，UPS打開電池升壓器和逆變器，此時USB充電器的輸入就由 UPS的輸出經過D3和D4整流提供電能。因此，無論在市電正常或缺失的情況下，USB充電器均能為無線控制器和UPS控制器提供電能，使用戶在斷電的情況下依然能夠對排插實行遠程控制。
[0033]首次使用排插時，需要配置無線控制器，使無線控制器與外網連接，無線控制器與外網的連接屬于公知技術，本發明對此不進行限定，通訊成功之后無線通訊指示燈顯示常亮。打開UPS有兩種方式，一種是通過手機界面的應用打開UPS選項，此時移動客戶端給排插的無線控制器發送指令，無線控制器收到指令即通過RS232通訊將指令傳輸給UPS控制器開啟UPS，一種是長按排插上面的UPS按鍵，UPS采集到用戶的開機命令后，開啟升壓模塊和逆變模塊開啟UPS。UPS開啟后，UPS的指示燈會跟著點亮。
[0034]打開USB有兩種方式，一種是通過手機界面的應用打開USB選項，移動客戶端即會發出指令給無線控制器，無線控制器收到后發送指令閉合USB的開關，USB開啟；一種是通過排插面板的USB按鍵，無線通信模塊收到客戶命令后發送指令給USB開關RLY1即可實現USB 開啟，USB指示燈會跟著點亮。[〇〇35]打開正常市電排插有兩種方式，一種是通過手機界面的應用打開市電輸出選項， 無線控制器接受來自移動客戶端的命令，然后發送指令閉合繼電器RLY3,形成輸出電壓給排插供電，一種是通過排插上面的市電開關，無線控制器接受按鍵信號后閉合繼電器RLY3， 實現市電輸出，市電指示燈隨之點亮。
[0036]當斷電的時候，UPS控制器采集到市電缺失，即打開升壓模塊和逆變器給排插上的電源輸出接口和USB充電器供電，保證USB和排插的輸出都不會斷電。此時排插可作為移動電源使用。[〇〇37]所有電源輸出接口包括USB、市電輸出和UPS輸出都可以結合移動客戶端進行定時，可以進行閑時設定，具備定時開關能力，如USB充電插頭可以防過充，節省不必要的電源浪費。[〇〇38]此外，當UPS不斷電排插應用于電腦、游戲機的時候，在優選的實施例中，排插還包括強制鎖的功能，家長能夠使用強制鎖強制關閉排插的供電，并使得無法通過排插上的物理開關進行開啟。當選擇啟動強制鎖時，無線控制器收到指令后，發送命令給UPS，關閉排插上的所有電源輸出開關，并且不再接收來自物理開關的啟動命令，只有在移動客戶端解除鎖定，才能再次開啟排插。
[0039]以上所述僅為本實用新型的幾個實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種不斷電排插，包括UPS控制器、逆變器、升壓器、充電器和電池組，其特征在于，所 述充電器與所述電池組連接在市電連通時為電池組充電，所述電池組與升壓器、逆變器連 接在市電斷電時為排插上的電源輸出接口供電，所述UPS控制器控制所述升壓器、逆變器、 充電器、電池組的切換。2.根據權利要求1所述的不斷電排插，其特征在于:還包括USB充電器，所述USB充電器 與所述UPS控制器連接，所述USB充電器包括市電和UPS電源輸出兩路供電。3.根據權利要求2所述的不斷電排插，其特征在于，所述USB充電器與光耦連接。4.根據權利要求2所述的不斷電排插，其特征在于，還包括夜燈應急燈，所述夜燈應急 燈與所述USB充電器連接。5.根據權利要求1所述的不斷電排插，其特征在于:還包括無線控制器，所述無線控制 器通過RS232與所述UPS控制器連接，所述無線控制器控制UPS系統的切換和/或排插上各電 源輸出接口的通斷。6.根據權利要求5所述的不斷電排插，其特征在于:所述無線控制器采用ESP8266芯片， 所述UPS控制器采用MC9S08芯片，ESP8266與MC9S08之間采用二極管和電阻進行鉗位。7.根據權利要求1所述的不斷電排插，其特征在于:所述電池組由鋰電池和BMS電池管 理系統構成。8.根據權利要求1所述的不斷電排插，其特征在于:所述排插上包括市電輸出接口、不 間斷電源輸出接口和/或USB電源輸出接口。9.根據權利要求8所述的不斷電排插，其特征在于，所述排插上還包括市電開關、UPS開 關和/USB開關。10.根據權利要求1-9任一項所述的不斷電排插，其特征在于:所述電池組可拆卸地連接于排插的一端。
【文檔編號】H02J7/00GK205595560SQ201620103167
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】范洪波, 郭兵, 林青雷, 廖志偉, 張華山
【申請人】東莞理工學院, 東莞市億耒電子科技有限公司