专利名称：一种车载电源控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车载电源控制领域，特别是涉及车载用电设备的电源控制装置。
背景技术：
目前，多输入环境下(以车载蓄电池、硅整流发电机、市电三输入环境为例)车载供电系统电路如图1所示，包括市电输入电路、蓄电池输入电路、硅整流发电机输入电路。当硅整流发电机工作时，第三断路器闭合，第一断路器(双开双断方式)断开、第二断路器时断开，硅整流发电机输出回路接通，通过逆变器转换后给负载(车载设备)供电，同时硅整流发电机输出端直接接在蓄电池两端恒压给蓄电池充电；当需要蓄电池工作时，第二断路器闭合，第一断路器断开、第三断路器时断开，蓄电池输出通过逆变器转换后给负载(车上设备) 供电；当外部有市电接入时，第一断路器闭合，第二断路器断开，第三断路器断开，市电输入 220V直接给车载设备供电，但是在实际应用中存在问题有首先，电源输入选择混乱，不同的形式的电源输入，要通过独立的开关来进行控制，操作过程中必须保证只有一路导通，如果操作错误，同时打开其余断路器时，就会发生严重的供电故障。其次，就蓄电池充电方式而言，目前大多数车载蓄电池都是通过硅整流发电机直接蓄电池进行充电，使蓄电池一直处于恒压充电状态，可能导致蓄电池过充，大大减少蓄电池寿命；为避免以上缺点还可采用充电机进行充电，但是前提条件是外部有市电输入，限制了蓄电池的充电环境。最后，车载设备市电输入方式是通过保险丝或者断路器等保护设施对输出过载部分进行保护。选用该种保护措施可以有有效地对输出进行过载保护，但是断路器的延时性和跳变电流范围的波动性，导致断路器的误动作几率较大且存在拉弧放电的危险。
实用新型内容本实用新型采用的技术方案是针对现有技术中存在问题，提供一种车载电源控制装置，该装置采用第二开关Q2 (主开关)结合蓄电池充放电控制第一开关Ql对多路输入环境下的输入电压进行总体控制，并对车载加装蓄电池进行充放电选择控制。当蓄电池、硅整流发电机和市电交流供电都存在的条件下，用户只需通过第二开关Q2和第一开关Ql配合使用，对车电和市电进行选择的同时可以对蓄电池进行充放电控制，有效解决了电源输入选择混乱问题，通过电量检测指示电路实时监测并显示蓄电池电量，并对三种方式输入电压进行过流保护，保证了电源工作安全、可靠。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种车载电源控制装置，包括蓄电池、硅整流发电机、逆变器、市电接口、充电机、 保险丝、滤波器、充电机、供电选择电路、电量检测指示电路、过流保护电路，其中供电选择电路包括第一开关Q1、第二开关Q2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、二极管阵列电路；所述蓄电池两端分别与电量检测指示电路两端连接、蓄电池正极分别与第一开关Ql第二管脚、第一继电器Kl第三管脚、第二继电器K2第一管脚、第三继电器K3第四管脚连接；蓄电池负极分别与第一开关Ql第五管脚、硅整流发电机负极、充电机第三端口连接； 第一开关Ql第一管脚、第一开关Ql第四管脚分别与第三继电器K3第一管脚、第三继电器 K3第二管脚连接；第一开关Ql第三管脚、第一开关Ql第六管脚分别与第一继电器Kl第二管脚、第一继电器Kl第一管脚连接；第一继电器Kl第四管脚与二极管阵列电路一个输入端口连接；第一继电器Kl第三管脚与蓄电池正极连接；第二继电器K2第四管脚与二极管阵列电路的另一个输入管脚连接；第二继电器K2第二管脚、第二继电器K2第三管脚分别与硅整流发电机负极、硅整流发电机正极连接；硅整流发电机负极分别与逆变器一个端口、蓄电池负极连接；二极管阵列电路输出端口通过过流保护电路与逆变器另一个端口连接；逆变器的两个输出端口与第二开关Q2第一管脚、第二开关Q2第三管脚连接；市电接口一端通过保险丝、滤波器后与第二开关Q2第四管脚连接；市电接口另一端与第二开关Q2第六管脚连接；第二开关Q2第二管脚为第一输出管脚，第二开关Q2第五管脚是第二输出管脚。所述二极管阵列电路包括第一并联二级管电路、第二并联二级管电路，所述第一并联二级管电路、第二并联二级管电路分别包括η个或η+1个二极管并联，所述第一并联二极管电路阴极、第一并联二极管电路阴极分别与逆变器连接，所述第一并联二极管电路阳极与第一继电器Kl第四管脚连接，所述第二并联二级管电路阳极与第二继电器Κ2第四管脚连接。所述电量检测指示电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电压基准电路、第三比较器mi、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第一三极管Ν3、电池充电电路，所述蓄电池接口两管脚间串联第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻Rl与第二电阻R2连接端与第三比较器Nll第四管脚、第三比较器Nll第六管脚、第三比较器Nll第八管脚共点连接，第二开关Q2第五管脚、第二开关Q2第二管脚与电压基准电路第四端口、电压基准电路第五端口连接，电压基准电路第一端口、电压基准电路第二端口、电压基准电路第三端口分别与第三比较器Nll第五管脚、第三比较器Nll第七管脚、第三比较器Nll第九管脚连接，第三比较器Nll第一管脚、第三比较器Nll第二管脚、第三比较器Nll第十四管脚分别与第一二极管VDl阳极、第二二极管VD2阳极、第三二极管VD3阳极连接，第一三极管 N3集电极与第三比较器Nll第一管脚连接，第一三极管N3基极通过第三电阻R3与电池充电电路第三端口连接，第一三极管N3发射极、第一二极管VDl阴极、第二二极管VD2阴极、 第三二极管VD3阴极共同与电池充电电路第二端口连接，充电机第四端口与电池充电电路第一端口连接，第三继电器K3第一管脚与电池充电电路连接。所述电池充电电路包括第四电阻R10、第五电阻R11、第六电阻R12、第七电阻R13、 第二电压芯片N8、第二比较器N9、PM0S管VI、触发器附2，所述第三继电器K3第一管脚与第二电压芯片N8第三管脚连接，第二电压芯片N8第一管脚通过第四电阻RlO与第二比较器 N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第五电阻Rll与第二比较器N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第六电阻R12与第二比较器N9第二管脚连接，第二比较器N9第三管脚与充电机第四端口连接，PMOS管Vl栅极与第二比较器N9第一管脚连接， PMOS管Vl源级与第二电压芯片N8第二管脚连接，PMOS管Vl漏极与触发器N12第十四管脚连接，触发器N12第一管脚与触发器N12第二管脚间串联第七电阻R13，触发器N12第一管脚与触发器N12第七管脚之间串联电容C，触发器N12第二管脚与第三电阻R3连接。[0012]所述过流保护电路包括霍尔电流传感器、第四继电器K4、第五继电器K5、第一比较器N5、第一电压芯片N6、第二三极管N4、第四二极管VD4、扬声器、静音复位电路，所述二极管阵列电路输出端分别与霍尔电流传感器输入端、第一电压芯片N6第三管脚连接，第一电压芯片N6第二管脚、第一电压芯片N6第一管脚分别与第一比较器N5第二管脚、第一比较器N5第四管脚连接，第一比较器N5第三管脚通过第四电阻R4与第二三极管N4基极连接，霍尔电流传感器的3个输出端分别与第五继电器K5第三管脚、第四继电器K4第七管脚、第四继电器K4第六管脚连接，第五继电器K5第一管脚与第四继电器K4第十管脚连接， 第五继电器K5第四管脚与逆变器的第一管脚连接，第四继电器K4第十二管脚与扬声器、第四二极管VD4阳极连接，第二三极管N4发射极、第四二极管VD4阴极与第一比较器N5第四管脚连接。从上述本实用新型的结构特征可以看出，其优点是1.车载电源控制装置按照优先级顺序(市电优先，硅整流发电机其次，最后是蓄电池供电)对电源的输入方式进行选择，完全解决了通过独立的开关进行控制可能带来的操作失误并减少了外部的硬开关接口数量，同时蓄电池充放开关配合电源供电方式选择开关使用，在进行整车的供电方式选择的同时完成了蓄电池的充放电控制。2.通过电量检测指示电路有效地保护了电池使用过程中的安全，也使车载蓄电池充放电更加灵活。3.车载电源控制装置中的电量检测指示电路、供电选择电路、过流保护电路有机的结合，有效地保护了蓄电池使用的安全，使车载蓄电池充放电更加灵活。4.车载电源控制装置中的过载保护部分采用精准的过流保护电路，有效地解决的空气开关存在的延时性和跳变电流范围的波动性及拉弧的危险。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中图1是现有技术中车载电源供电控制装置示意图；图2是本实用新型的电路原理图图3是本实用新型电量检测指示电路；图4是本实用新型过流保护电路；图5是电池充电电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
优选实施例此装置中设计到的器件型号介绍充电机(铅酸蓄电池充电器)功能介绍。充电机主要是把交流220V电压信号经过内部整流和滤波处理，再经过控制后，输出一个恒流信号给蓄电池充电，同时通过充电机第四端口报送相应信号到电池充电电路对蓄电池的充电状态进行实时监控。第一开关Ql =Ql第一管脚、第三管脚、第四管脚、第六管脚为外接管脚；Ql第二管脚与电源电压连接；第五管脚与电源地连接；当某控制状态下，第二开关Q2第二管脚分别可与Ql第一管脚或者第四管脚连接，第二开关Q2第五管脚可与Ql第四管脚或者第六管脚连接；此设计中Ql第二管脚、Ql第五管脚分别与蓄电池正负极连接。第一开关Ql型号可以是日本NKK公司生产的S43-AT503-418-508。第二开关Q2型号为3646NF。第一继电器Kl、第二继电器K2、第五继电器K5功能是当第一管脚与第二管脚有压差(该压差要大于等于IOV时，第三管脚与第四管脚导通；该压差要是小于IOV时，第三管脚与第四管脚不导通，型号为JGX-1595FXC1010-80-6)。第三继电器K3型号为JZC-11F。第四继电器K4型号为DS1E-M-DC12V。第一电压比较器N5、第二电压比较器N9型号为LM393。第三电压比较器Nll型号为LM339。第一电压芯片N6、第二电压芯片N8型号为SPX1117M-5. 0。触发器N12型号为74HC14D。二极管阵列电路包括第一并联二级管电路、第二并联二级管电路，所述第一并联二级管电路、第二并联二级管电路分别包括η个或η+1个二极管并联，所述第一并联二极管电路阴极、第二并联二极管电路阴极分别与逆变器连接，所述第一并联二极管电路阳极与第一继电器Kl第四管脚连接，所述第二并联二级管电路阳极与第二继电器Κ2第四管脚连接。此次设计设计η=5，则总共的二极管共10个，最大可以承载50Α的电流。从附图2-4中会出现器件管脚有重复，但是没有用同一个输入输出口标识，是为了方便画图。因此对于有相同标识的器件管脚标识的是同一管脚。本实用新型的电路原理图如图2所示，该装置采用第二开关Q2(主开关)结合蓄电池充放电控制第一开关Ql对多路输入环境下的输入电压进行总体控制，并对车载加装蓄电池进行充放电选择控制。当蓄电池、硅整流发电机和市电交流供电都存在的条件下，用户只需通过第二开关Q2和第一开关Ql配合使用，对车电和市电进行选择的同时可以对蓄电池进行充放电控制。该装置包括蓄电池、硅整流发电机、逆变器、市电接口、充电机、保险丝、 滤波器、充电机，其特征在于还包括供电选择电路、电量检测指示电路、过流保护电路，其中供电选择电路包括第一开关Q1、第二开关Q2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器 K3、二极管阵列电路；所述蓄电池两端分别与电量检测指示电路两端连接、蓄电池正极分别与第一开关Ql第二管脚、第一继电器Kl的第三管脚、第二继电器K2的第一管脚、第三继电器K3的第四管脚连接；蓄电池负极分别与第一开关Ql第五管脚、硅整流发电机负极、充电机第三端口连接；第一开关Ql第一管脚、第一开关Ql第四管脚分别与第三继电器K3第一管脚、第三继电器K3第二管脚连接；第一开关Ql第三管脚、第一开关Ql第六管脚分别与第一继电器Kl第二管脚、第一继电器Kl第一管脚连接；第一继电器Kl的第四管脚与二极管阵列电路一个输入端口连接；第一继电器Kl第三管脚与蓄电池正极连接；第二继电器K2 第四管脚与二极管阵列电路的另一个输入端口连接；第二继电器K2第二管脚、第二继电器K2第三管脚分别与硅整流发电机负极、硅整流发电机正极连接；硅整流发电机负极分别与逆变器一个端口、蓄电池负极连接；二极管输出端口通过过流保护电路与逆变器另一个端口连接；逆变器的两个输出端口与第二开关Q2的第一管脚、第二开关Q2第三管脚连接；市电接口一端通过保险丝、滤波器后与第二开关Q2的第四管脚连接；市电接口另一端与第二开关Q2的第六管脚连接；第二开关Q2的第二管脚为第一输出管脚，第二开关的第五管脚是第二输出管脚。工作方式分为以下几种情况。一、整个装置的工作过程1、市电供电情况通过市电接口，第二开关Q2第三管脚与第二开关Q2第二管脚接通，第二开关Q2 第六管脚与第二开关Q2第五管脚接通，此时第二开关Q2第二管脚、第二开关Q2第五管脚输出交流电220V到负载(车载设备)和充电机第一端口、充电机第二端口。(1)、第一开关Ql处在充电状态(蓄电池电量不足)第一开关Ql第一管脚和第一开关Ql第二管脚接通，第一开关Ql第五管脚与第一开关Ql第四管脚接通，第一开关Ql第一管脚、第一开关Ql第二管脚输出蓄电池电压，同时第一开关Ql第一管脚与第一开关Ql第二管脚分别与第三继电器K3的第一管脚、第三继电器K3第二管脚连接，同时第三继电器K3第一管脚与电量检测指示电路连接。由于第三继电器K3第一管脚、第二管脚之间存在压差因此，第三继电器K3第三管脚、第三继电器K3第四管脚连通，第三继电器K3闭合，充电机(因为第二开关Q2第二管脚、第二开关Q2第五管脚输出交流电给充电机)第三管脚、第五管脚输出交流电，给蓄电池充电，同时充电机第四管脚送充电指示信号给点电量检测指示电路。(2)、第一开关Ql处在供电状态(蓄电池电量饱和)第一开关Ql第三管脚与第一开关Ql第二管脚连接，第一开关Ql第五管脚和第一开关Ql第六管脚连接(同时第一开关Ql第一管脚与第一开关Ql第二管脚断开，第一开关 Ql第五管脚与第一开关Ql第四管脚断开)，因为第一开关Ql第三管脚与第一继电器Kl第二管脚连接，第一开关Ql第六管脚与第一继电器Kl第一管脚连接，所以第一继电器Kl第二管脚与第一继电器Kl第一管脚之间存在12V (只要第一继电器Kl的第二管脚与第一继电器Kl第一管脚之间存在正负极压差大于等于IOV时继电器就会导通。当然蓄电池正负极压差小于IOV时，此时第一继电器Kl第二管脚与第一继电器Kl第一管脚之间不导通)压差，因此第一继电器Kl闭合，第一继电器Kl第三管脚与第三继电器K3第四管脚连通，蓄电池电量通过闭合的第一继电器Kl将电压传送给二极管阵列电路。2、不存在市电供电情况第二开关Q2第一管脚与第二开关Q2第二管脚连通，第二开关Q2第四管脚与第二开关Q2第五管脚连通，( 1)、若硅整流发电机和蓄电池都有电压输出时A、第一开关Ql处在供电状态由于硅整流发电机电压比蓄电池电压稍高，所以经过二极管阵列电路选择后，将硅整流发电机供电电压送入逆变器进行转换(此时蓄电池电压被截止)，进而通过第二开关 Q2第五管脚与第二开关Q2第五管脚给负载(车载设备)供电。[0053]B、第一开关Ql处在充电电状态由于第一开关Ql处于充电状态，此时第一开关Ql的第三管脚与第一开关Ql 第二管脚断开，第一开关Ql的第一管脚和第一开关Ql的第二管脚连通，第一开关Ql的第五管脚与第一开关Ql第六管脚断开，第一开关Ql的第四管脚和第一开关Ql的第五管脚连通，由于第一开关Ql的第一管脚和第三继电器K3的第一管脚相连，第一开关Ql第四管脚和第三继电器K3的第二管脚相连，所以在第三继电器K3的第一管脚和第三继电器K3的第二管脚之间存在12V压差，第三继电器K3的触点闭合，第三继电器K3的第三管脚和第三继电器K3的第四管脚闭合，充电机回路连通，充电机通过充电机第三端口与蓄电池负极连接，充电机第五端口通过第三继电器K3与蓄电池正极连接，此时第一开关Ql的第三管脚和第一继电器Kl的第二管脚相连，第一开关Ql第六管脚和第一继电器Kl的第1管脚相连， 所以在第一继电器Kl的第一管脚和第一继电器Kl的第二管脚之间无12V压差，第一继电器Kl的触点断开，第一继电器Kl的第三管脚和第一继电器Kl的第四管脚断开，蓄电池电压不通过第一继电器Kl输出电压到二极管阵列电路，由于硅整流发电机电压存在且蓄电池的正极与第二继电器K2的第一管脚相连，蓄电池的负极与第二继电器K2的第二管脚相连，所以第二继电器K2的管脚三和管脚四导通，硅整流发电机电压经过二极管阵列电路后，将供电电压送入逆变器进行转换，进而通过第二开关Q2第五管脚与第二开关Q2第二管脚给负载(车载设备)供电，第二开关Q2的第二管脚和充电机的第一管脚相连，第二开关Q2 的第五管脚和充电机的第二管脚相连，给充电机供电。(2)、若硅整流发电机输出不存在时若硅整流发电机输出不存在时，蓄电池成为系统中唯一的电源，所以只有蓄电池给车载系统供电，此时第一开关Ql只能处于供电状态，第一开关Ql的第三管脚与第一开关 Ql第二管脚连接，第一开关Ql的第一管脚和第一开关Ql的第二管脚断开，第一开关Ql的第五管脚与第一开关Ql第六管脚连通，第一开关Ql的第四管脚和第一开关Ql的第五管脚断开，由于第一开关Ql的第一管脚和第三继电器K3的第一管脚相连，第一开关Ql第四管脚和第三继电器K3的第二管脚相连，所以在第三继电器K3的第一管脚和第三继电器K3的第二管脚之间不存在12V压差，，第三继电器K3的第三管脚和第三继电器K3的第四管脚断开，充电机回路不连通，充电机不输出充电信号到蓄电池两端，此时第一开关Ql的第三管脚和第一继电器Kl的第二管脚相连，第一开关Ql第六管脚和第一继电器Kl的第1管脚相连，所以在第一继电器Kl的第一管脚和第一继电器Kl的第二管脚之间存在12V压差，第一继电器Kl的触点闭合，第一继电器Kl的第三管脚和第一继电器Kl的第四管连通，蓄电池电压通过第一继电器Kl输出电压到二极管阵列电路，进而通过第二开关Q2第五管脚与第二开关Q2第五管脚给负载(车载设备)供电。二、电量检测指示电路电路如图3所示，包括第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、电压基准电路、第三比较器mi、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第一三极管N3、电池充电电路，所述蓄电池接口两管脚间串联第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻Rl与第二电阻R2连接端与第三比较器mi的第四管脚、第三比较器mi的第六管脚、第三比较器mi的第八管脚共点连接，第二开关Q2的第五管脚、第二开关Q2的第二管脚与电压基准电路第一端口、 电压基准电路第五端口连接，电压基准电路第一端口、电压基准电路第二端口、电压基准电路第三端口分别与第三比较器mi的第五管脚、第三比较器mi的第七管脚、第三比较器 Nil的第九管脚连接，第三比较器mi的第一管脚、第三比较器mi的第二管脚、第三比较器 Nll的第十四管脚分别与第一二极管VDl阳极、第二二极管VD2阳极、第三二极管VD3阳极连接，第一三极管N3集电极与第三比较器m 1的第一管脚连接，第一三极管N3基极通过第三电阻R3与电池充电电路第三端口连接，第一三极管N3的发射极、第一二极管VDl阴极、 第二二极管VD2阴极、第三二极管VD3阴极共同与电池充电电路第二端口(为地)连接，充电机第四端口与电池充电电路第一端口连接，第三继电器K3第一管脚与电池充电电路连接。 电量检测指示电路将蓄电池电量检测功能和充电功能有机结合，有效地保护了蓄电池使用过程中的安全，使车载蓄电池充放电更加灵活，由于铅酸蓄电池的电量和蓄电池的端电压存在一定的对应关系，因此可以通过检测蓄电池两端的端电压来判定蓄电池的电量，具体电路如图3所述，电压基准电路每个端口的说明电压基准电路的第四端口与第二开关Q2的第五管脚相连，电压基准电路的第五端口与第二开关Q2的第二管脚相连，第二开关Q2第五管脚和第二开关Q2第二管脚给电压基准提供220V的交流输入电压，220V的交流电压经过电压基准电路转换后在电压基准电路的第一端口输出第一电压基准Vrefl (3. 92V是最佳值，该电压基准对应蓄电池电压为11. 8V, Vrefl的可变范围为3. 84V彡Vrefl彡3. 92V, 当3. 84V彡Vrefl彡3. 92V时，所对应蓄电池电压为11. 2V彡VBAT彡11. 8V)到第三比较器mi的第五管脚，在电压基准电路的第二端口输出第二电压基准Vref2 (3.78V是最佳值，该电压基准对应蓄电池电压为10. 8V, Vrefl的可变范围为3. 70V彡Vrefl彡3. 78V, 当3. 70V彡Vrefl彡3. 78V时，所对应蓄电池电压为10. 4V彡VBAT彡10. 8V)到第三比较器mi的第七管脚，在电压基准电路的第三端口输出第三电压基准Vref3 (3.66V该电压基准对应蓄电池电压为10. IV，Vrefl的可变范围为3. 60V彡Vref 1彡3. 66V，当 3. 60V彡Vrefl彡3. 66V时，所对应蓄电池电压为9. 6V彡VBAT彡10. IV)到第三比较器附1 的第九管脚，为第三比较器Nll第一管脚、第三比较器Nll第二管脚、第三比较器Nll第三管脚提供基准电压。工作过程蓄电池输出两端经过两个分压电阻，将分压信号输出到第三比较器mi的第四管脚、第六管脚、第八管脚，作为第三比较器mi的基准电压。第二开关Q2输出220V交流电经电压基准电路变换后，通过电压基准电路的第一端口、电压基准电路的第二端口、电压基准电路的第三端口分别输出3个比较电压与第三比较器Nl 1输入的基准电压进行比较。当蓄电池处于供电状态时，充电机第四端口(送充电指示信号)和第三继电器K3 第一管脚(送12V电压信号)无信号输出，此时当蓄电池电压大于PMOS管Vl第一阈值(阈值为11. 8V)时，第三比较器Nll第一管脚、第三比较器Nll第二管脚、第三比较器Nll第十四管脚输出高电平，第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3都为绿色常亮状态，表明蓄电池处于满电量，当蓄电池电压高于PMOS管第二阈值V2 (阈值为11. 4V)低于PMOS管第一阈值Vl (阈值为11. 8V)时，第三比较器Nll第一管脚输出低电平，第三比较器Nll第二管脚、第三比较器mi第十四管脚输出高电平。第一二极管VD1，第二二极管VD2处于绿色常亮状态，第三二极管VD3处于熄灭状态，告知蓄电池处于中电量状态，当蓄电池电压大于PMOS管第三阈值V3 (阈值为10. 4V)低于PMOS管第二阈值V2 (阈值为11. 4V)时第三比较器mi第一管脚、第三比较器mi第二管脚输出低电平，第三比较器mi第十四管脚输出高电平，第一二极管VDl处于常亮状态，第二二极管VD2和第三二极管VD3处于熄灭状态告知蓄电池处于亏电状态，此时需要给蓄电池充电。当蓄电池充电时，第三继电器K3第一管脚输出蓄电池电压给电池充电电路供电， 并且充电机第四管脚输出蓄电池电量充电指示信号给电量检测指示电路，此时当蓄电池充电未完成时，充电机第四端口输出低电平信号(控制电量检测指示电路输出方波信号)，同时电量检测指示电路输出方波信号给第一三极管N3，其中R3为限流电阻，第一三极管N3处于反复导通和截止状态，此时第一二极管VD1，第二二极管VD2，第三二极管VD3闪烁，表明蓄电池处于充电中。当蓄电池充电结束时，充电机第四端口输出高电平信号给电量检测指示电路，此时电量检测指示电路输出低电平信号到第一三极管N3基极。三极管第一三极管N3截止，第一二极管VD1，第二二极管VD2，第三二极管VD3呈绿色常亮状态，表明蓄电池充电完成。三、过流保护电路具体的过流保护原理如图4所示，过流保护电路包括霍尔电流传感器、第四继电器K4、第五继电器K5、第一比较器N5、第一电压芯片N6、第二三极管N4、第四二极管VD4、扬声器、静音复位电路，所述二极管阵列电路输出端分别与霍尔电流传感器输入端、第一电压芯片N6第三管脚连接，第一电压芯片N6的第二管脚、第一电压芯片N6的第一管脚分别与第一比较器N5的第二管脚、第一比较器N5的第四管脚连接，第一比较器N5第三管脚通过第四电阻R4与第二三极管N4基极连接，霍尔电流传感器的3个输出端分别与第五继电器 K5的第三管脚、第四继电器K4的第七管脚、第四继电器K4的第六管脚连接，第五继电器K5 的第一管脚与第四继电器K4的第十管脚连接，第五继电器K5的第四管脚与逆变器的第一管脚连接，第四继电器K4的第十二管脚与扬声器、第四二极管VD4的阳极连接，第二三极管 N4的发射极、VD4的阴极与第一比较器N5的第四管脚连接。工作过程当直流电流流经二极管阵列电路后，在二极管阵列电路输出和逆变器之间进行了过流检测保护措施，当直流电流流经二极管阵列电路后，通过在直流传输导线上串联霍尔电流传感器来探测直流电流的大小，霍尔电流传感器的分辨率为当流经导线中的电流为IA时在霍尔电流传感器的输出回路上感应出ImA的感应电流，通过在霍尔电流传感器的输出回路串联100欧的电阻，便可以把感应电流转换为感应电压进行处理，即当电流回路的电流为IA时便在霍尔电流传感器的输出回路100欧的感应电阻上感应出0. IV的电压，然后把该感应电压送到第一比较器N5的第三管脚和第一比较器N5第四管脚进行处理，第一电压芯片N6第二管脚(电平基准信号)、第一电压芯片N6第一管脚(地信号)送到第一比较器N5第二管脚的信号进行比较，当二极管阵列电路通过霍尔电流传感器到逆变器之间回路中的电流超过电流设计槛值(50A)时，第一比较器N5第一管脚输出高电平信号， 该信号使第四继电器K4第一管脚触点电平为0(常规状态下，第四继电器K4第七管脚和第四继电器K4第十管脚处于常通状态)，第四继电器K4动触点簧片跳转后使得第四继电器K4 第七管脚与第四继电器K4第十二管脚连通，此时第四继电器K4第十二管脚的电平为12V， 接通过流输出报警扬声器，此时扬声器鸣叫报警，同时第四二极管VD4变亮(同时静音复位电路告警，通知用户检修，此时将静音复位电路复位，即可停止报警)此时，簧片断开使得第四继电器K4第七管脚与第四继电器K4第十管脚触点的断开，第四继电器K4第十管脚触电的电平信号由12V跳变为0V，由于第四继电器K4第十管脚触点与固态继电器K5的输入控制触点1连接，此时K5第一管脚触点电压由12V跳变为OV固态继电器K5输出断开。从而切断了二极管阵列电路到逆变器之间的电流回路，达到过流保护的目的。四、电池充电电路电路如图5所示，包括第四电阻R10、第五电阻R11、第六电阻R12、第七电阻R13、 第二电压芯片N8 (SPX1117M-5. 0)、第二比较器N9、PMOS管VI、触发器附2，所述第三继电器K3第一管脚与第二电压芯片N8第三管脚连接，第二电压芯片N8第一管脚通过第四电阻 RlO与第二比较器N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第五电阻Rl 1与第二比较器N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第六电阻R12与第二比较器N9第一管脚连接，PMOS管Vl栅极与第二比较器N9第一管脚连接，PMOS管Vl源级与第二电压芯片 N8第二管脚连接，PMOS管Vl漏极与触发器N12第十四管脚连接，触发器N12第一管脚与触发器W2第二管脚间串联第七电阻R13，触发器W2第一管脚与触发器W2第七管脚之间串联电容C，触发器N12第二管脚与第三电阻R3连接。工作过程当蓄电池未饱和且处于充电状态时，充电机第四端口送低电平信号到第二比较器N9第三管脚，同时第三继电器K3第一管脚送12V电压信号到第二电压芯片N8 (SPX1117M-5. 0)第三管脚，第二电压芯片N8第二管脚输出+5V电平信号，该信号分三路， 一路经过Rll和第六电阻R12分压后送到第二比较器N9第二管脚，一路送到第六电阻R12 上，一路送到PMOS管Vl的S端。当蓄电池充电时，充电机第四端口送低电平信号到第二比较器N9第三管脚，此时第二比较器N9输出低电平信号到PMOS管Vl的G端，此时PMOS管Vl的Ves = — 5V，符合 PMOS管的导通条件，PMOS管导通。此时，第二电压芯片N8输出+5V信号通过PMOS管Vl送到触发器附2的14脚给斯密特触发器N12供电，由于在触发器W2 (斯密特触发器)第一管脚和触发器N12第七管脚之间串联有一个容量为100UF的电容C，同时在触发器N12第一管脚和触发器N12第二管脚之间串联一个25K的第七电阻R13 (通过选择不同的电阻和电容，根据公式f=0. 8RC得到其他频率的方波，送入分压电阻R3中)，根据公式f=0. 8RC计算得到f=2HZ所以，此时触发器W2作为一个方波发生器在触发器W2的第二管脚输出2HZ 方波信号到R3，使得第一三极管N3处于接通、断开两个反复状态，使得第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3闪烁，表明此时再给蓄电池充电。当蓄电池充电完成时，充电机第四端口送高电平信号到第二比较器N9第三管脚， 此时第二比较器N9输出高电平信号到PMOS管Vl的G端，PMOS管Vl截止，此时第三比较器Nll输出一个低电平信号给R3。本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
权利要求1.一种车载电源控制装置，包括蓄电池、硅整流发电机、逆变器、市电接口、充电机、保险丝、滤波器、充电机，其特征在于还包括供电选择电路、电量检测指示电路、过流保护电路，其中供电选择电路包括第一开关Q1、第二开关Q2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、二极管阵列电路；所述蓄电池两端分别与电量检测指示电路两端连接、蓄电池正极分别与第一开关Ql第二管脚、第一继电器Kl第三管脚、第二继电器K2第一管脚、第三继电器K3第四管脚连接；蓄电池负极分别与第一开关Ql第五管脚、硅整流发电机负极、充电机第三端口连接；第一开关Ql第一管脚、第一开关Ql第四管脚分别与第三继电器K3第一管脚、第三继电器K3第二管脚连接；第一开关Ql第三管脚、第一开关Ql第六管脚分别与第一继电器Kl第二管脚、第一继电器Kl第一管脚连接；第一继电器Kl第四管脚与二极管阵列电路一个输入端口连接；第一继电器Kl第三管脚与蓄电池正极连接；第二继电器K2 第四管脚与二极管阵列电路的另一个输入管脚连接；第二继电器K2第二管脚、第二继电器 K2第三管脚分别与硅整流发电机负极、硅整流发电机正极连接；硅整流发电机负极分别与逆变器一个端口、蓄电池负极连接；二极管阵列电路输出端口通过过流保护电路与逆变器另一个端口连接；逆变器的两个输出端口与第二开关Q2第一管脚、第二开关Q2第三管脚连接；市电接口一端通过保险丝、滤波器后与第二开关Q2第四管脚连接；市电接口另一端与第二开关Q2第六管脚连接；第二开关Q2第二管脚为第一输出管脚，第二开关Q2第五管脚是第二输出管脚。
2.根据权利要求1所述的一种车载电源控制装置，其特征在于所述二极管阵列电路包括第一并联二级管电路、第二并联二级管电路，所述第一并联二级管电路、第二并联二级管电路分别包括η个或n+1个二极管并联，所述第一并联二极管电路阴极、第一并联二极管电路阴极分别与逆变器连接，所述第一并联二极管电路阳极与第一继电器Kl第四管脚连接， 所述第二并联二级管电路阳极与第二继电器Κ2第四管脚连接。
3.根据权利要求1所述的一种车载电源控制装置，其特征在于所述电量检测指示电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电压基准电路、第三比较器附1、第一二极管 VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第一三极管N3、电池充电电路，所述蓄电池接口两管脚间串联第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻Rl与第二电阻R2连接端与第三比较器Nll 第四管脚、第三比较器Nll第六管脚、第三比较器Nll第八管脚共点连接，第二开关Q2第五管脚、第二开关Q2第二管脚与电压基准电路第四端口、电压基准电路第五端口连接，电压基准电路第一端口、电压基准电路第二端口、电压基准电路第三端口分别与第三比较器m 1 第五管脚、第三比较器Nll第七管脚、第三比较器Nll第九管脚连接，第三比较器Nll第一管脚、第三比较器Nll第二管脚、第三比较器Nll第十四管脚分别与第一二极管VDl阳极、 第二二极管VD2阳极、第三二极管VD3阳极连接，第一三极管N3集电极与第三比较器mi第一管脚连接，第一三极管N3基极通过第三电阻R3与电池充电电路第三端口连接，第一三极管N3发射极、第一二极管VDl阴极、第二二极管VD2阴极、第三二极管VD3阴极共同与电池充电电路第二端口连接，充电机第四端口与电池充电电路第一端口连接，第三继电器K3第一管脚与电池充电电路连接。
4.根据权利要求3所述的一种车载电源控制装置，其特征在于所述电池充电电路包括第四电阻R10、第五电阻R11、第六电阻R12、第七电阻R13、第二电压芯片N8、第二比较器 N9、PM0S管Vl、触发器附2，所述第三继电器K3第一管脚与第二电压芯片N8第三管脚连接，第二电压芯片N8第一管脚通过第四电阻RlO与第二比较器N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第五电阻Rll与第二比较器N9第二管脚连接，第二电压芯片N8第二管脚通过第六电阻R12与第二比较器N9第二管脚连接，第二比较器N9第三管脚与充电机第四端口连接，PMOS管Vl栅极与第二比较器N9第一管脚连接，PMOS管Vl源级与第二电压芯片N8第二管脚连接，PMOS管Vl漏极与触发器N12第十四管脚连接，触发器N12第一管脚与触发器N12第二管脚间串联第七电阻R13，触发器N12第一管脚与触发器N12第七管脚之间串联电容C，触发器N12第二管脚与第三电阻R3连接。
5.根据权利要求1所述的一种车载电源控制装置，其特征在于所述过流保护电路包括霍尔电流传感器、第四继电器K4、第五继电器K5、第一比较器N5、第一电压芯片N6、第二三极管N4、第四二极管VD4、扬声器、静音复位电路，所述二极管阵列电路输出端分别与霍尔电流传感器输入端、第一电压芯片N6第三管脚连接，第一电压芯片N6第二管脚、第一电压芯片N6第一管脚分别与第一比较器N5第二管脚、第一比较器N5第四管脚连接，第一比较器N5第三管脚通过第四电阻R4与第二三极管N4基极连接，霍尔电流传感器的3个输出端分别与第五继电器K5第三管脚、第四继电器K4第七管脚、第四继电器K4第六管脚连接，第五继电器K5第一管脚与第四继电器K4第十管脚连接，第五继电器K5第四管脚与逆变器的第一管脚连接，第四继电器K4第十二管脚与扬声器、第四二极管VD4阳极连接，第二三极管 N4发射极、第四二极管VD4阴极与第一比较器N5第四管脚连接。
专利摘要本实用新型涉及车载电源控制领域，特别是涉及车载用电设备的电源控制装置。本实用新型针对现有技术中存在问题，提供一种车载电源控制装置，该装置采用第二开关Q2结合蓄电池充放电控制第一开关Q1对多路输入环境下的输入电压进行总体控制，并对车载加装蓄电池进行充放电选择控制，有效解决了电源输入选择混乱问题，通过电量检测指示电路实时监测并显示蓄电池电压，并对三种方式输出电压进行过流保护，保证了输出电压的安全、可靠。通过本装置各个模块有效连接使得本装置完成设计。本实用新型主要应用于车载电源控制领域。
文档编号H02J9/06GK202084962SQ201120178648
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者刁锡生, 刘恒, 卿文强, 沈冬远, 补辉, 路超 申请人:中国电子科技集团公司第三十研究所