CN109375562A - 一种电路控制装置及电动交通设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电路控制装置及电动交通设备，涉及电动交通设备领域。控制器通过向光耦继电器的第一端发送电信号，以使在光耦继电器的第三端和光耦继电器的第四端之间形成电压差，第一场效应管和第二场效应管在光耦继电器的第三端和光耦继电器的第四端之间形成电压差时，使输入电源与工作电路导通。替代了相关现有技术中的高边驱动电路和继电器，具有成本更低、占空间更小以及使用寿命更长的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电动交通设备领域，具体而言，涉及一种电路控制装置及电动交通设备。
背景技术
在电动交通设备启动时，若直接将电源的高压输出加载到负载上，可能对设备造成损害，其中，负载可以为负载电机。所以，在设备启动时，通过给负载预充电压可以减少对设备的损害。
目前在一种可实现的方式中，预充充电电路采用继电器方案，包括单片机、高边驱动电路、继电器、预充电阻等硬件电气部件，通过单片机、高边驱动电路控制继电器的开合，以控制给负载端充电。对于产品成本及结构尺寸的要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路控制装置及电动交通设备，其旨在改善现有的上述问题。
本发明提供一种技术方案：
一种电路控制装置，包括：控制器、驱动电路以及工作电路，所述驱动电路包括光耦继电器、第一电阻、第二电阻、第一场效应管以及第二场效应管；
所述控制器与所述光耦继电器的第一端连接，所述光耦继电器的第二端接地，所述光耦继电器的第三端分别与所述第二电阻的一端、所述第一场效应管的源级、所述第二场效应管的源级连接，所述第二电阻的另一端、所述第一场效应管的栅级、所述第二场效应管的栅级分别与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述光耦继电器的第四端连接，所述第一场效应管的漏极用于连接输入电源，所述第二场效应管的漏极与所述工作电路连接；
所述控制器用于向所述光耦继电器的第一端发送电信号；
所述光耦继电器用于接收到所述电信号时，在所述光耦继电器的第三端和所述光耦继电器的第四端之间形成电压差；
所述第一场效应管和所述第二场效应管用于在所述光耦继电器的第三端和所述光耦继电器的第四端之间形成电压差时，使所述输入电源与所述工作电路导通。
进一步地，所述驱动电路还包括第三电阻；
所述控制器的输出端连接于所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述光耦继电器的第一端连接；
所述第三电阻用于限流，以保护所述光耦继电器。
进一步地，所述驱动电路还包括稳压二极管；
所述稳压二极管的两端分别与所述光耦继电器的第三端、所述光耦继电器的第四端电连接；
所述稳压二极管用于稳定电压，以保护所述第一场效应管和所述第二场效应管。
进一步地，所述驱动电路集成于电路板上。
进一步地，所述电路控制装置还包括第一蓄电池，所述工作电路包括预充电阻、负载以及第一电压采集器；
所述第一蓄电池的正极与所述第一场效应管的漏极连接；所述预充电阻的两端分别与所述第二场效应管的漏极、所述负载的输入端连接、所述负载的输出端与所述第一蓄电池的负极连接，所述第一电压采集器的两个采集端分别与所述负载的输出端、所述负载的输入端连接，所述第一电压采集器的输出端与所述控制器连接；
所述第一蓄电池用于供能；
所述预充电阻用于限流，以保护所述负载；
所述第一电压采集器用于采集所述负载两端的负载电压值，并将采集到的所述负载电压值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述负载电压值大于或等于预设的第一阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止预充。
进一步地，所述第一电压采集器采用电压互感器、霍尔电压传感器或光纤电压传感器。
进一步地，所述工作电路包括：熔断器、第二蓄电池、第二电压采集器；
所述熔断器的两端分别与所述第二场效应管的漏极、所述第二蓄电池连接，所述第二电压采集器的两个采集端分别与所述第二蓄电池的正负极连接，所述第二电压采集器的输出端与所述控制器连接；
所述第二电压采集器用于采集所述第二蓄电池两极间的电池电压值，并将采集到的所述电池电压值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述电池电压值大于或等于预设的第二阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止充电。
进一步地，所述工作电路包括：加热模块、温度传感器；
所述加热模块与所述第二场效应管的漏极连接，所述温度传感器与所述控制器连接；
所述加热模块用于加热第三蓄电池；
所述温度传感器用于检查所述第三蓄电池的温度值，并将检测到的所述温度值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述温度值大于或等于预设的第三阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止加热。
进一步地，所述温度传感器采用热电偶传感。
本发明还提供了一种电动交通设备，包括上述的电路控制装置。
本发明提供的电路控制装置及电动交通设备的有益效果是：控制器通过向光耦继电器的第一端发送电信号，以使在光耦继电器的第三端和光耦继电器的第四端之间形成电压差，第一场效应管和第二场效应管在光耦继电器的第三端和光耦继电器的第四端之间形成电压差时，使输入电源与工作电路导通。替代了相关现有技术中的高边驱动电路和继电器，具有成本更低、占空间更小以及使用寿命更长的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电路控制装置的电路连接框图；
图2为本发明实施例提供的另一种电路控制装置的电路连接框图；
图3为本发明实施例提供的另一种电路控制装置的电路连接框图；
图4为本发明实施例提供的另一种电路控制装置的电路连接框图；
图5为本发明实施例提供的另一种电路控制装置的电路连接框图。
图标：10-控制器；20-驱动电路；30-工作电路；40-第一蓄电池；50-第三蓄电池；301-负载；302-第一电压采集器；303-第二蓄电池；304-第二电压采集器；305-熔断器；306-加热模块；307-温度传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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发明中的具体含义。
在电动交通设备启动时，若直接将电源的高压输出加载到负载上，可能对设备造成损害，其中，负载可以为负载电机。所以，在设备启动时，通过给负载预冲电压可以减少对设备的损害。
目前在一种可实现的方式中，预充充电电路采用继电器方案，包括单片机、高边驱动电路、继电器、预充电阻等硬件电气部件，通过单片机、高边驱动电路控制继电器的开合，以控制给负载端充电。对于产品成本及结构尺寸的要求较高。
本实施例提供了一种电路控制装置，应用于交通设备。如图1所示，该电路控制装置包括：控制器10、驱动电路20以及工作电路30，驱动电路20包括光耦继电器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一场效应管Q1以及第二场效应管Q2。
控制器10的种类有多种选择，例如：数字信号处理器(digital signalprocessing，DSP)、可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、现场可编程阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、单片机等，在此不做任何限定。本实施例中采用单片机。
第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均采用N型场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor，MOS)。第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均包括源极、漏极以及栅极。当源极与栅极之间存在压差时，漏极与源极之间导通。
光耦继电器U1，采用光耦合器(Optical Coupler Equipment，OCEP)亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，在一种可实现的方式中，把发光器(例如红外线发光二极管LED)与受光器(例如光敏半导体管、光敏电阻)封装在同一管壳内。当输入端(即光耦继电器U1的第一端)加载电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换，以使光耦继电器U1的第三端和第四端之间产生电压差。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。
继续参阅图1，光耦继电器U1的第一端与控制器10电连接。光耦继电器U1的第二端接地。光耦继电器U1的第三端分别与第二电阻R2的一端、第一场效应管Q1的源级、第二场效应管Q2的源级连接。第二电阻R2的另一端、第一场效应管Q1的栅级、第二场效应管Q2的栅级分别与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与光耦继电器U1的第四端连接，第一场效应管Q1的漏极用于连接输入电源，
第二场效应管Q2的漏极与工作电路30连接。
控制器10用于向光耦继电器U1的第一端发送电信号。
光耦继电器U1的第二端与地导通，光耦继电器U1用于当接收到电信号时，光耦继电器U1的发光器工作发出光线。受光器在接收到光线时，产生光电流，以使在光耦继电器U1的第三端和光耦继电器U1的第四端之间形成电压差。
第一电阻R1的阻值小于第二电阻R2的阻值，为了使得第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的源极与栅极之间均存在压差。
第一场效应管Q1和第二场效应管Q2用于在光耦继电器U1的第三端和光耦继电器的第四端U1之间形成电压差时，即第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的源极与栅极之间均存在压差时，使输入电源与工作电路30导通。
本实施例提供的电路控制装置中，控制器10通过驱动电路20控制输入电源和工作电路30之间的导通或断开。替代了相关现有技术中的高边驱动电路和继电器，具有成本更低、占空间更小以及使用寿命更长的特点。
下面在图1的基础上，给出3种不同的实施场景，在其他可能的实现方式中，还存在其他的实施场景，在此不做任何限定。
第一种实施场景：在图1的基础上，本实施例还提供了一种可实现的电路控制装置，如图2所示，该电路控制装置还包括：第三电阻R3和稳压二极管D1。
第三电阻R3的两端分别与控制器10的输出端、光耦继电器U1的第一端连接。
第三电阻R3用于限流，以保护光耦继电器U1。
继续参阅图2，稳压二极管D1的两端分别与光耦继电器U1的第三端、光耦继电器U1的第四端电连接。
稳压二极D1管用于稳定电压，以保护第一场效应管Q1和第二场效应管Q2。
在一种可实现的方式中，驱动电路20集成于电路板上，以固定驱动电路20，提升电路的稳定性、节省更大的空间。
在图1的基础上，本实施例还提供了一种可实现的电路控制装置，如图3所示，该电路控制装置还包括第一蓄电池40。
工作电路30包括预充电阻R4、负载301以及第一电压采集器302。
第一蓄电池40的正极与第一场效应管Q1的漏极连接。在一种可实现的方式中，第一蓄电池40采用锂电池。第一蓄电池40用于在控制器10向光耦继电器U1的第一端发送电信号时，给工作电路30供能。
预充电阻R4的两端分别与第二场效应管Q2的漏极、负载301的输入端连接。预充电阻R4用于限流，以保护负载301。
负载301的输出端与第一蓄电池40的负极连接，以形成导通的回路，从而第一蓄电池40可以给负载301预充电能，从而避免突然给负载301加载高压输入，损害负载301的情况发生，增加设备的使用寿命。
第一电压采集器302的两个采集端分别与负载301的输出端、负载301的输入端连接，第一电压采集器302的输出端与控制器10电连接。第一电压采集器302采用电压互感器、霍尔电压传感器或光纤电压传感器。
第一电压采集器302用于采集负载301两端的负载电压值，并将采集到的负载电压值发送给控制器10。
控制器10用于在负载电压值大于或等于预设的第一阈值时，停止向光耦继电器U1发送电信号，以停止预充。当负载电压值大于或等于预设的第一阈值时，将第一蓄电池40的高压输入直接加载到负载301，不会对负载301造成损害。此时，可以停止预充行为，使第一蓄电池40直接给负载301供电。
第二种实施场景：在图1的基础上，本实施例还提供了一种可实现的电路控制装置，如图4所示，工作电路30包括：熔断器305、第二蓄电池303、第二电压采集器304。
熔断器305的两端分别与第二场效应管Q2的漏极、第二蓄电池303连接。熔断器305用于在控制器10向光耦继电器U1的第一端发送电信号时，将输入电源提供的电能传递给第二蓄电池303。熔断器305(fuse)是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器305运用这种原理保护电路。
第二电压采集器304的两个采集端分别与第二蓄电池303的正负极连接，第二电压采集器304的输出端与控制器10电连接。第二电压采集器304采用电压互感器、霍尔电压传感器或光纤电压传感器。第二电压采集器304用于采集第二蓄电池303两极间的电池电压值，并将采集到的电池电压值发送给控制器10。
控制器10用于在电池电压值大于或等于预设的第二阈值时，停止向光耦继电器U1发送电信号，以停止充电。当电池电压值大于或等于预设的第二阈值时，说明第二蓄电池303充电已饱和，停止向光耦继电器U1发送电信号，从而使得第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的漏极和源极之间均不导通，从而停止充电，避免浪费电能。
第三种实施场景：在图1的基础上，本实施例还提供了一种可实现的电路控制装置，如图5所示，工作电路30包括包括：加热模块306和温度传感器307。
加热模块306与第二场效应管Q2的漏极连接。在一种可实现的方式中，加热模块306采用电加热管。加热模块306临近第三蓄电池50设置。第三蓄电池50是该交通设备的主供能电源，在当前气温较低时，可以通过提升第三蓄电池50的温度，提升其供能的效率。加热模块306用于在控制器10向光耦继电器U1的第一端发送电信号时，加热第三蓄电池50。
温度传感器307与控制器10电连接，温度传感器307临近第三蓄电池50设置。在一种可实现的方式中，温度传感器307采用热电偶传感。温度传感器307用于检查第三蓄电池50的温度值，并将检测到的温度值发送给控制器10。
控制器10用于在温度值大于或等于预设的第三阈值时，停止向光耦继电器U1发送电信号，以停止加热。温度值大于或等于预设的第三阈值时，说明第三蓄电池50的温度已经适于供能，停止向光耦继电器U1发送电信号，从而使得第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的漏极和源极之间均不导通，从而停止加热模块306加热，避免对第三蓄电池50造成损害。
本实施例还提供了一种电动交通设备，该电动交通设备包括上述图1、图2、图3、图4或图5中任一的电路控制装置。该电动交通设备可以是电动摩托车、电动自行车或电动汽车等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电路控制装置，其特征在于，包括：控制器、驱动电路以及工作电路，所述驱动电路包括光耦继电器、第一电阻、第二电阻、第一场效应管以及第二场效应管；
所述控制器与所述光耦继电器的第一端连接，所述光耦继电器的第二端接地，所述光耦继电器的第三端分别与所述第二电阻的一端、所述第一场效应管的源级、所述第二场效应管的源级连接，所述第二电阻的另一端、所述第一场效应管的栅级、所述第二场效应管的栅级分别与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述光耦继电器的第四端连接，所述第一场效应管的漏极用于连接输入电源，所述第二场效应管的漏极与所述工作电路连接；
所述控制器用于向所述光耦继电器的第一端发送电信号；
所述光耦继电器用于接收到所述电信号时，在所述光耦继电器的第三端和所述光耦继电器的第四端之间形成电压差；
所述第一场效应管和所述第二场效应管用于在所述光耦继电器的第三端和所述光耦继电器的第四端之间形成电压差时，使所述输入电源与所述工作电路导通。
2.根据权利要求1所述的电路控制装置，其特征在于，所述驱动电路还包括第三电阻；
所述控制器的输出端连接于所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述光耦继电器的第一端连接；
所述第三电阻用于限流，以保护所述光耦继电器。
3.根据权利要求2所述的电路控制装置，其特征在于，所述驱动电路还包括稳压二极管；
所述稳压二极管的两端分别与所述光耦继电器的第三端、所述光耦继电器的第四端电连接；
所述稳压二极管用于稳定电压，以保护所述第一场效应管和所述第二场效应管。
4.根据权利要求3所述的电路控制装置，其特征在于，所述驱动电路集成于电路板上。
5.根据权利要求1所述的电路控制装置，其特征在于，所述电路控制装置还包括第一蓄电池，所述工作电路包括预充电阻、负载以及第一电压采集器；
所述第一蓄电池的正极与所述第一场效应管的漏极连接；所述预充电阻的两端分别与所述第二场效应管的漏极、所述负载的输入端连接、所述负载的输出端与所述第一蓄电池的负极连接，所述第一电压采集器的两个采集端分别与所述负载的输出端、所述负载的输入端连接，所述第一电压采集器的输出端与所述控制器连接；
所述第一蓄电池用于供能；
所述预充电阻用于限流，以保护所述负载；
所述第一电压采集器用于采集所述负载两端的负载电压值，并将采集到的所述负载电压值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述负载电压值大于或等于预设的第一阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止预充。
6.根据权利要求5所述的电路控制装置，其特征在于，所述第一电压采集器采用电压互感器、霍尔电压传感器或光纤电压传感器。
7.根据权利要求1所述的电路控制装置，其特征在于，所述工作电路包括：熔断器、第二蓄电池、第二电压采集器；
所述熔断器的两端分别与所述第二场效应管的漏极、所述第二蓄电池连接，所述第二电压采集器的两个采集端分别与所述第二蓄电池的正负极连接，所述第二电压采集器的输出端与所述控制器连接；
所述第二电压采集器用于采集所述第二蓄电池两极间的电池电压值，并将采集到的所述电池电压值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述电池电压值大于或等于预设的第二阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止充电。
8.根据权利要求1所述的电路控制装置，其特征在于，所述工作电路包括：加热模块、温度传感器；
所述加热模块与所述第二场效应管的漏极连接，所述温度传感器与所述控制器连接；
所述加热模块用于加热第三蓄电池；
所述温度传感器用于检查所述第三蓄电池的温度值，并将检测到的所述温度值发送给所述控制器；
所述控制器用于在所述温度值大于或等于预设的第三阈值时，停止向所述光耦继电器发送电信号，以停止加热。
9.根据权利要求8所述的电路控制装置，其特征在于，所述温度传感器采用热电偶传感。
10.一种电动交通设备，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的电路控制装置。
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