CN108649636A - 应用于车载终端的大功率充放电控制电路 - Google Patents

应用于车载终端的大功率充放电控制电路 Download PDF

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李巍
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Abstract

本发明涉及应用于车载终端的大功率充放电控制电路，包括：充电驱动电路、充电执行电路、放电驱动电路、放电执行电路以及保护电路、负载/充电机、电池；所述负载/充电机一端与电池正极相连，另一端与充电执行电路相连；所述电池负极与放电执行电路相连，所述充电执行电路与放电执行电路相连；充电驱动电路用于控制充电执行电路，以便负载/充电机、电池、放电执行电路构成回路，实现充电机对电池的充电；放电驱动电路用于控制放电执行电路，使得负载/充电机、电池、充电执行电路构成回路，实现电池对负载/充电机的放电。

Description

应用于车载终端的大功率充放电控制电路
技术领域
本发明涉及一种充放电控制电路，更具体地说，它涉及一种应用于车载终端的充放电控制电路。
背景技术
现有技术中，在对车载终端充电时，必须使用匹配的充电控制回路对负载进行充电。
现有车载终端充电系统采用继电器作为控制回路，继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。其次，由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，连线多，触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，所以可靠性和可维护性差。再次，继电器依靠电磁线圈进行机械动作，电磁线圈工作时需要消耗大量的电能，而且继电器功率越大，电磁线圈消耗的能量越大，而且吸合瞬间电磁线圈需要消耗比平时多出几倍的能量，会对控制系统造成冲击。
现有技术中也有采用电子线路的车载终端，但是其因存在接线线路多、存在充电延时等问题，部分设计抗干扰能力差，轻则破坏电池的内部结构，降低电池的使用寿命，严重则导致电池漏液、冒烟、起火、甚至爆炸，造成消费者的财产损失的同时，带来人身安全的隐患。
发明内容
本发明的目的是要提供应用于车载终端的大功率充放电控制电路，实现对车载电池不同工作模式的切换与保护。
应用于车载终端的充放电控制电路，包括：
充电驱动电路、充电执行电路、放电驱动电路、放电执行电路以及保护电路、负载/充电机、电池；
所述负载/充电机一端与电池正极相连，另一端与充电执行电路相连；所述电池负极与放电执行电路相连，所述充电执行电路与放电执行电路相连；
充电驱动电路用于控制充电执行电路，以便负载/充电机、电池、放电执行电路构成回路，实现充电机对电池的充电；放电驱动电路用于控制放电执行电路，使得负载/充电机、电池、充电执行电路构成回路，实现电池对负载/充电机的放电；
当充电驱动电路输入端输入有效的充电控制信号后，充电驱动电路控制充电执行单元打开，充电机电流通过电池正极流进，从电池负极流出，经过放电执行电路流回到负载/充电机的负极，从而构成充电回路；
当放电驱动电路输入端输入有效的放电控制信号后，放电驱动电路控制放电执行电路打开，电池电流通过电池正极流出，通过负载/充电机流出后，经过充电执行电路回流到电池的负极，从而构成放电回路；
保护电路用于保护充电执行电路、放电执行电路。
进一步，所述充电执行电路由多个大功率MOS管和偏置电阻并联组成；所述放电执行电路由多个大功率MOS管和偏置电阻并联组成；充电执行电路中各个MOS管的漏极与放电执行电路中的各个MOS管的漏极均相连。
进一步，，所述保护电路包括第一保护电路，在充电执行电路、放电执行电路的控制端分别设置了第一保护电路。
进一步，所述保护电路还包括第二保护电路，所述第二保护电路串联在负载/充电机的负端与电池的负端之间；当负载/充电机的负端与电池的负端压差过大时，通过第二保护电路将过大的电压导通至保护地，从而避免充电执行电路、放电执行电路损坏。
进一步，所述第二保护电路由电容C1和TVS管并联构成。
进一步，所述第二保护电路由高压电容构成。
进一步，所述充电驱动电路由电阻R7、NPN三极管Q4、电阻R4、电阻R1、PNP三极管Q2、电阻R8、二极管D2等器件组成，其中电阻R7一端与充电控制信号相连，另一端与NPN三极管Q4的基极串连，Q4的发射极接地，Q4的集电极经电阻R4与Q2的基极串连，Q2的集电极经电阻R8和D2与充电执行电路相连；Q2的基极与电阻R4之间连接有电阻R1。
本发明的有益效果是，该控制电路主要配合电池保护控制单元使用，它作为电池的输入输出执行单元，负责切换电池的输入输出状态。该电路相比继电器执行单元具备高可靠、抗过载能力强、使用寿命长、输入输出状态可控等优点，在相同的体积下，采用本方案的功率密度比继电器产品更大。而且本产品充放电回路是在一起的，可以降低外部接线数量，充放电切换零延时等优点。
附图说明
图1是本发明应用于车载终端的充放电控制电路的结构示意图。
图2是本发明一实施方式的应用于车载终端的充放电控制电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一些实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，充放电控制电路包括充电驱动电路、充电执行电路、放电驱动电路、放电执行电路以及保护电路、负载/充电机、电池。所述负载/充电机一端与电池正极相连，另一端与充电执行电路相连；所述电池负极与放电执行电路相连，所述充电执行电路与放电执行电路相连。
在本申请文件中，负载是指车载系统中所有的用电单元。
充电驱动电路用于控制充电执行电路，以便负载/充电机、电池、放电执行电路构成回路，实现充电机对电池的充电；放电驱动电路用于控制放电执行电路，使得负载/充电机、电池、充电电执行电路构成回路，实现电池的放电。
当充电驱动电路输入端输入有效的充电控制信号后，充电驱动电路控制充电执行单元打开，充电机电流通过电池正极流进，从电池负极流出，经过放电执行电路流回到充电机的负极，从而构成充电回路。
当放电驱动电路输入端输入有效的放电控制信号后，放电驱动电路控制放电执行电路打开，电池电流通过电池正极流出，通过负载流出后，经过充电执行电路回流到电池的负极，从而构成放电回路。
保护电路用于保护充电执行电路、放电执行电路。所述保护电路包括第一保护电路和第二保护电路。
为了防止干扰信号击穿充电驱动电路、放电驱动电路，在充电执行电路、放电执行电路的控制端设置了第一保护电路。
所述第二保护电路串联在负载/充电机的负端与电池的负端之间；当负载/充电机的负端与电池的负端压差过大时，通过第二保护电路将过大的电压导通至保护地，从而避免充电执行电路、放电执行电路损坏。
图2示意的显示了本发明一具体实施方式的应用于车载终端的充放电控制电路，包括：
充电驱动电路,所述充电驱动电路由电阻R7、NPN三极管Q4、电阻R4、电阻R1、PNP三极管Q2、电阻R8、二极管D2等器件组成，其中电阻R7一端与充电控制信号相连，另一端与NPN三极管Q4的基极串连，Q4的发射极接地，Q4的集电极经电阻R4与Q2的基极串连，Q2的集电极经电阻R8和D2与充电执行电路相连；Q2的基极与电阻R4之间连接有电阻R1。
充电执行电路：所述充电执行电路由大功率MOS管和偏置电阻组成，在本实施例中，为了增加载流能力，采用了7个MOS管构成多管并联的方案，即：MOS管Q6和电阻R10、MOS管Q8和电阻R14、MOS管Q10和电阻R26、MOS管Q12和电阻R28、MOS管Q14和电阻R31、MOS管Q16和电阻R36、MOS管Q19和电阻R14构成7组并联的电路，共同组成充电执行单元。Q6、Q8、Q10、Q12、Q14、Q16、Q19的漏极与放电执行电路中的MOS管的漏极相连。
放电驱动电路由电阻R6、NPN三极管Q3、电阻R5、电阻R2、PNP三极管Q1、电阻R9、二极管D4等器件组成，其中电阻R6一端与放电控制信号相连，另一端与Q3的基极串连，Q3的发射极接地，Q3的集电极经电阻R5与Q1的基极串连，Q1的集电极经电阻R9和D4与放电执行电路相连；Q1的基极与电阻R5之间连接有电阻R2。
放电执行电路：所述放电执行电路由大功率MOS管和偏置电阻组成，在本实施例中，为了增加载流能力，采用了7个MOS管构成多管并联的方案，即：MOS管Q7、Q9、Q11、Q13、Q15、Q17、Q20以及各自的偏置电阻构成7组并联的电路，共同组成放电执行单元。即：MOS管Q7和电阻R12、MOS管Q9和电阻R25、MOS管Q11和电阻R27、MOS管Q13和电阻R29、MOS管Q15和电阻R32、MOS管Q17和电阻R37、MOS管Q20和电阻R41以及各自的偏置电阻构成7组并联的电路，共同组成放电执行单元。
当输入高电平的充电控制信号后，Q4、Q2导通，充电驱动电路控制充电执行单元打开，充电机电流通过电池正极流进，从电池负极流出，经过Q7、Q9、Q11、Q13、Q15、Q17、Q20等MOS管的寄生二极管流出，通过放电执行电路流回到充电机的负极。
当输入高电平的放电驱动信号后，Q1、Q3导通，放电驱动电路控制放电执行电路打开，电池电流通过电池正极流出，通过负载流出后，经过Q6、Q8、Q10、Q12、Q14、Q16、Q19等MOS管寄生二极管流出，经过放电执行电路流出，回到电池的负极。
为了防止干扰信号击穿充电驱动电路、放电驱动电路，在充电执行电路、放电执行电路的控制端设置了第一保护电路，具体地：在充电执行电路的控制端增加二极管D5；在放电执行电路的控制端增加二极管D6；
进一步，所述电路中还设置有第二保护电路，所述第二保护电路串联在负载/充电机的负端与电池的负端之间；当负载/充电机的负端与电池的负端压差过大时，通过第二保护电路将过大的电压导通至保护地，从而避免充电执行电路、放电执行电路损坏。具体地，所述第二保护电路由电容C1和TVS3并联构成，或者所述第二保护电路也可由高压电容构成。
以上所述仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，包括：
充电驱动电路、充电执行电路、放电驱动电路、放电执行电路以及保护电路、负载/充电机、电池；
所述负载/充电机一端与电池正极相连，另一端与充电执行电路相连；所述电池负极与放电执行电路相连，所述充电执行电路与放电执行电路相连；
充电驱动电路用于控制充电执行电路，以便负载/充电机、电池、放电执行电路构成回路，实现充电机对电池的充电；放电驱动电路用于控制放电执行电路，使得负载/充电机、电池、充电执行电路构成回路，实现电池对负载/充电机的放电；
当充电驱动电路输入端输入有效的充电控制信号后，充电驱动电路控制充电执行单元打开，充电机电流通过电池正极流进，从电池负极流出，经过放电执行电路流回到负载/充电机的负极，从而构成充电回路；
当放电驱动电路输入端输入有效的放电控制信号后，放电驱动电路控制放电执行电路打开，电池电流通过电池正极流出，通过负载/充电机流出后，经过充电执行电路回流到电池的负极，从而构成放电回路；
保护电路用于保护充电执行电路、放电执行电路。
2.根据权利要求1所述的应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，所述充电执行电路由多个大功率MOS管和偏置电阻并联组成；所述放电执行电路由多个大功率MOS管和偏置电阻并联组成；充电执行电路中各个MOS管的漏极与放电执行电路中的各个MOS管的漏极均相连。
3.根据权利要求2所述的应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，所述保护电路包括第一保护电路，在充电执行电路、放电执行电路的控制端分别设置了第一保护电路。
4.根据权利要求3所述的应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，所述保护电路还包括第二保护电路，所述第二保护电路串联在负载/充电机的负端与电池的负端之间；当负载/充电机的负端与电池的负端压差过大时，通过第二保护电路将过大的电压导通至保护地，从而避免充电执行电路、放电执行电路损坏。
5.根据权利要求4所述的应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，所述第二保护电路由电容C1和TVS管并联构成。
6.根据权利要求4所述的应用于车载终端的充放电控制电路，其特征在于，所述第二保护电路由高压电容构成。
7.根据权利要求4所述的应用于车载终端的大功率充放电控制电路，其特征在于，所述充电驱动电路由电阻R7、NPN三极管Q4、电阻R4、电阻R1、PNP三极管Q2、电阻R8、二极管D2等器件组成，其中电阻R7一端与充电控制信号相连，另一端与NPN三极管Q4的基极串连，Q4的发射极接地，Q4的集电极经电阻R4与Q2的基极串连，Q2的集电极经电阻R8和D2与充电执行电路相连；Q2的基极与电阻R4之间连接有电阻R1。
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