CN206096258U - 基于锂离子电容器的三相电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表包括电源、锂离子电容器以及功能关联模块。所述电源分别与所述锂离子电容器以及功能关联模块电连接，所述锂离子电容器与所述功能关联模块电连接。电源可以在正常供电时给功能关联模块供电，并同时给锂离子电容器充电；当在停电时，锂离子电容器可以给功能关联模块供电。锂离子电容器体积小，容量大，便于安装，成本低，与现有的三相电能表相比，本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表能够改善现有的三相电能表由于只使用备用电池，导致备用电池使用寿命较短，需要更换，且备用电池体积较大，成本较高的问题。

Description

基于锂离子电容器的三相电能表

技术领域

本实用新型涉及电路装置领域，具体而言，涉及一种基于锂离子电容器的三相电能表。

背景技术

三相电能表通常包括计量模块、MCU控制模块、电源电路模块、液晶显示模块以及通信模块等功能模块。现有的三相电能表通常带有备用电池，以便在停电状态下给三相电能表的时钟模块以及液晶显示模块供电以维持其工作。

然而，带有备用电池的三相电能表通常备用电池使用寿命较短，需要更换；并且存在备用电池体积较大，成本较高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于锂离子电容器的三相电能表，以改善现有的三相电能表的备用电池使用寿命较短，需要更换，备用电池体积较大，成本较高的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种基于锂离子电容器的三相电能表，所述三相电能表包括：电源、锂离子电容器以及功能关联模块。所述电源分别与所述锂离子电容器以及功能关联模块电连接，所述锂离子电容器与所述功能关联模块电连接。

优选地，上述的三相电能表，还包括时钟电源控制模块、时钟电池以及时钟模块，所述时钟电源控制模块分别与所述时钟电池以及电源电连接，所述时钟电池以及电源均与所述时钟模块电连接。

所述时钟电源控制模块可以在正常供电时，控制所述电源给时钟模块供电；所述时钟电源控制模块还可以在停电时，控制所述时钟电池给时钟模块供电。

由于时钟模块的功耗非常小，因此，时钟电池的体积不需要很大就能够满足时钟模块较长时间的供电需求。

优选地，上述的三相电能表，还包括开关控制模块以及计量模块，所述开关控制模块分别与电源、锂离子电容器以及计量模块电连接。

即所述电源与锂离子电容器均需要经过所述开关控制模块与计量模块连接。所述开关控制模块可以在正常供电时，导通所述电源与所述计量模块。所述开关控制模块还可以在停电时，于预定时间段内导通所述锂离子电容器与所述计量模块，在超过所述预定时间段后，断开所述锂离子电容器与所述计量模块。

优选地，上述的三相电能表，还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端分别与所述电源以及所述锂离子电容器电连接，所述稳压模块的输出端分别与所述功能关联模块以及所述开关控制模块电连接。

所述稳压模块用于调节所述电源的电压或者锂离子电容器的电压，并将电压经过调节后传递至功能关联模块或开关控制模块。

优选地，上述的三相电能表，还包括第一二极管，所述电源通过所述第一二极管与所述稳压模块电连接，且所述第一二极管的正极与所述电源连接，所述第一二极管的负极与所述稳压模块的输入端连接。

当所述锂离子电容器为三相电能表供电时，第一二极管可以防止锂离子电容器提供的电流反向流入电源。

优选地，上述的三相电能表，还包括第二二极管，所述锂离子电容器通过所述第二二极管与所述稳压模块电连接，且所述第二二极管的正极与所述锂离子电容器连接，所述第二二极管的负极与所述稳压模块的输入端连接。

当所述电源正常给电路供电时，由于第二二极管的负极的电压高于第二二极管的正极的电压，故第二二极管截止，电源可以经过稳压电路给所述功能关联模块以及计量模块供电。

优选地，上述的三相电能表，还包括第三二极管，所述电源通过所述第三二极管与所述锂离子电容器电连接，且所述第三二极管的正极与所述电源连接，所述第三二极管的负极与锂离子电容器连接。

当电源正常给电路供电时，电源还经过所述第三二极管给锂离子电容器充电，第三二极管可以防止电源提供给锂离子电容器的充电电流反向。

优选地，上述的三相电能表，还包括第一电阻器，所述电源通过所述第一电阻器与所述第三二极管的正极相连接。

第一电阻器串联于所述电源以及所述第三二极管之间，可以起到限流的作用。

优选地，上述的三相电能表，所述功能关联模块包括单片机、显示模块、按键电路以及红外通信模块，所述单片机的输入端、显示模块的输入端、按键电路的输入端以及红外通信模块的输入端均与所述电源电连接，所述单片机的输入端、显示模块的输入端、按键电路的输入端以及红外通信模块的输入端还均与所述锂离子电容器电连接。

功能关联模块可以包括单片机、显示模块、按键电路以及红外通信模块等模块，电源或锂离子电容器均可以为功能关联模块中所包括的模块提供工作电压。

可以理解，功能关联模块还可以包括其他的模块，例如警示模块，功能关联模块所包括的具体模块的类型和数量不应该理解为是对本实用新型的限制。

优选地，上述的三相电能表，所述锂离子电容器为双电层电容器。

双电层电容器可以利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表的有益效果为：

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表包括电源、锂离子电容器以及功能关联模块。所述电源分别与所述锂离子电容器以及功能关联模块电连接，所述锂离子电容器与所述功能关联模块电连接。电源可以在正常供电时给功能关联模块供电，并同时给锂离子电容器充电；当在停电时，锂离子电容器可以给功能关联模块供电。锂离子电容器体积小，容量大，便于安装，成本低，与现有的三相电能表相比，本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表无需更换备用电池，无需电池仓，表壳结构得到简化，有利于提高表壳的密封性。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表的模块框图；

图2是本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表的一种具体实施方式的模块框图；

图3是本实用新型实施例提供的功能关联模块的模块框图；

图4是本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表的另一种具体实施方式的模块框图。

图标：100-三相电能表；101-电容充电模块；110-电源；120-锂离子电容器；130-功能关联模块；131-单片机；132-显示模块；133-按键电路；134-红外通信模块；140-时钟电源控制模块；150-时钟电池；160-时钟模块；170-开关控制模块；180-计量模块；190-稳压模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，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。以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

详情请参见图1，图1示出了本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表100，该三相电能表100包括电源110、锂离子电容器120以及功能关联模块130。电源110的输出端与功能关联模块130的输入端相连接，电源110的输出端还与锂离子电容器120相连接，锂离子电容器120与功能关联模块130的输入端相连接。

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表100还包括时钟电源控制模块140、时钟电池150以及时钟模块160，详情请参见图2。时钟电源控制模块140的输出端分别与时钟电池150的输入端以及电源110的输入端连接，时钟电池150的输出端以及电源110的输出端均与时钟模块160的输入端相连接。

该三相电能表100还包括开关控制模块170、计量模块180以及稳压模块190，详情请参见图2。稳压模块190的输入端分别与电源110以及锂离子电容器120电连接，稳压模块190的输出端分别与功能关联模块130的输入端以及开关控制模块170的输入端电连接。开关控制模块170的输出端与计量模块180的输入端电连接。

该三相电能表100还包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第一电阻器R1，详情请参见图2。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电阻器R1以及锂离子电容器120可以构成电容充电模块101，详情请参见图2。

锂离子电容器120为一种具有双电层结构的电解电容，属于极性电容，具有正极端。电源110的输出端分别与第一二极管D1的正极端和第一电阻R1的一端连接，第一二极管D1的负极端与稳压模块190的输入端连接，第一电阻R1的另一端与第三二极管D3的正极端连接。锂离子电容器120的正极端分别与第二二极管D2的正极端和第三二极管D3的负极端连接，第二二极管D2的负极与稳压模块190的输入端相连接。锂离子电容器120的负极端连接参考电压端。作为一种实施方式，本实施例中，参考电压端可以为接地端，即锂离子电容器120的负极端接地。

功能关联模块130具体可以包括单片机131、显示模块132、按键电路133以及红外通信模块134，详情请参见图3。具体地，单片机131的输入端、显示模块132的输入端、按键电路133的输入端以及红外通信模块134的输入端均与稳压模块190的输出端相连接，详情请参见图4。

具体地，功能关联模块130除了包括上述模块，还可以包括485通信模块(图未示)，载波通信模块(图未示)等。在停电状态下，红外通信模块134可以进行红外通信。

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表100的工作原理为：在正常供电状态下，电源110在时钟电源控制模块140的控制下，给时钟模块160供电。

电源110通过第一电阻器R1以及第三二极管D3给锂离子电容器120充电，其中，第一电阻器R1起到限流的作用，第三二极管D3用于防止电流反向。

电源110还通过第一二极管D1以及稳压模块190给功能关联模块130以及开关控制模块170供电。稳压模块190用于对电源110提供的电压进行调节，也可以确保锂离子电容器120在使用过程中不会被变化的电流击穿。在正常供电状态下，开关控制模块170一直处于导通状态，故电源110可以给计量模块180供电，使得计量模块180一直处于工作状态。正常供电状态指的是非停电时，日常使用状态。

计量模块180通过采样电网传递至用户的电压以及电流来计量对应用户的用电量。

在停电状态下，时钟电源控制模块140控制时钟电池150给时钟模块160供电，保证时钟正常工作，保证日期和时间准确。

锂离子电容器120通过第二二极管D2以及稳压模块190给功能关联模块130以及计量模块180供电。稳压模块190用于对锂离子电容器120提供的电压进行调节，并将调节后的电压传递至功能关联模块130。

具体地，锂离子电容器120可以给单片机131、显示模块132、按键电路133以及红外通信模块134供电，可以实现在停电状态下通过按键或红外通信的方式唤醒显示模块132，以便进行抄表操作，也可以通过红外通信的方式进行抄表。

在停电状态下，开关控制模块170在预定时间段内导通，使得计量模块180可以在预定时间段内读取电网中是否有电压或电流，以判断停电状态是否为误判；若停电状态并非误判，则用于记录用户用电量的计量模块180在停电状态下可以不运行，因此，在超过所述预定时间段后，开关控制模块170可以断开锂离子电容器120与计量模块180的连接。第一二极管D1则可以防止锂离子电容器120输出的电流流向电源110。

对于三相电能表100而言，最重要的功能是时钟和计量，如果给时钟模块160供电的模块出现故障，时钟模块160将无法工作；时钟模块160停止工作，数据丢失，三相电能表100的计量也将失去意义。故在本实用新型实施例中，使用时钟电池150为时钟模块160供电，由于时钟模块160功耗较小，时钟电池150可供时钟模块160在停电状态下工作很长时间，例如十年。并且由于时钟模块160的功耗较小，时钟电池150的使用寿命较长，不需要更换，并且时钟电池150的体积也可以制作的小一些，成本较低。

本实用新型实施例提供的基于锂离子电容器的三相电能表100功耗较低，具体地，在停电状态下，待机功耗可以仅为30uA电流。若锂离子电容器120的电容值为30F，电容充满电时，电压为5.2V，单片机131最低工作电压为2.2V，则该锂离子电容器120可以供上述的三相电能表100工作三十天。

功能关联模块130包括显示模块132以及红外通信模块134，能够在停电状态下实现显示功能以及通过红外通信的方式实现抄表。时钟电池150为时钟模块160供电，锂离子电容器120为功能关联模块130以及计量模块180供电，使得在停电状态下，时钟模块160的工作不受锂离子电容器120的影响。

本实用新型提供的基于锂离子电容器的三相电能表100在停电状态下使用锂离子电容器120以及时钟电池150同时供电。锂离子电容器120体积小，容量大，便于安装，成本低；时钟电池150寿命较长，不需要更换。故本实用新型提供的基于锂离子电容器的三相电能表100与现有的三相电能表相比，具有较好的推广价值。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上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了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种基于锂离子电容器的三相电能表，其特征在于，所述三相电能表包括：电源、锂离子电容器以及功能关联模块，所述电源分别与所述锂离子电容器以及功能关联模块电连接，所述锂离子电容器与所述功能关联模块电连接。

2.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于，还包括时钟电源控制模块、时钟电池以及时钟模块，所述时钟电源控制模块分别与所述时钟电池以及电源电连接，所述时钟电池以及电源均与所述时钟模块电连接。

3.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于，还包括开关控制模块以及计量模块，所述开关控制模块分别与电源、锂离子电容器以及计量模块电连接。

4.根据权利要求3所述的三相电能表，其特征在于，还包括稳压模块，

所述稳压模块的输入端分别与所述电源以及所述锂离子电容器电连接，所述稳压模块的输出端分别与所述功能关联模块以及所述开关控制模块电连接。

5.根据权利要求4所述的三相电能表，其特征在于，还包括第一二极管，所述电源通过所述第一二极管与所述稳压模块电连接，且所述第一二极管的正极与所述电源连接，所述第一二极管的负极与所述稳压模块的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的三相电能表，其特征在于，还包括第二二极管，所述锂离子电容器通过所述第二二极管与所述稳压模块电连接，且所述第二二极管的正极与所述锂离子电容器连接，所述第二二极管的负极与所述稳压模块的输入端连接。

7.根据权利要求4所述的三相电能表，其特征在于，还包括第三二极管，所述电源通过所述第三二极管与所述锂离子电容器电连接，且所述第三二极管的正极与所述电源连接，所述第三二极管的负极与锂离子电容器连接。

8.根据权利要求7所述的三相电能表，其特征在于，还包括第一电阻器，所述电源通过所述第一电阻器与所述第三二极管的正极相连接。

9.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于，所述功能关联模块包括单片机、显示模块、按键电路以及红外通信模块，

所述单片机的输入端、显示模块的输入端、按键电路的输入端以及红外通信模块的输入端均与所述电源电连接，

所述单片机的输入端、显示模块的输入端、按键电路的输入端以及红外通信模块的输入端还均与所述锂离子电容器电连接。

10.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于，所述锂离子电容器为双电层电容器。