CN110874108B - 一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，其可以在发动机快速起动工作时，提供稳定的电源电压给车内的用电设备，确保用电设备能够正常工作，包括电压输入输出模块、MCU控制模块、升压模块，电压输入输出模块与电源相连接，MCU控制模块连接ISG信号输入端口；没有ISG信号输入时，MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出，有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2关断，同时MCU控制模块输出PWM信号，使得升压模块输出稳定的12V直流电压到输出端，给到车内用电设备进行供电。

Description

一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器

技术领域

本发明涉及ISG技术领域，具体涉及一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器。

背景技术

ISG是集成的具有启动机功能的发电机的缩写，ISG混合动力系统的车辆主要功能有怠速启停、再生制动、辅助驱动、发电功能。

汽车在车速为零或怠速一段时间后，发动机将进入低速运转或停止状态，重新触发启动时(ISG信号有效)，由于发动机快速起动工作，会导致车载电瓶电源电压快速下降，不能给车内用电设备提供稳定电源,导致用电器不能正常工作，为此需要设计一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，确保启动时用电设备能够正常工作。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，其可以在发动机快速起动工作时，提供稳定的电源电压给车内的用电设备，确保启动时用电设备能够正常工作。

其技术方案是这样的：一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，包括电控连接的：电压输入输出模块、MCU控制模块、升压模块，所述电压输入输出模块与电源相连接，所述MCU控制模块连接ISG信号输入端口；

所述电源输出12V直流电压，电压输入端连接到所述电压输入输出模块的电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接二极管D2和电容C10后接地，所述电阻R7的另一端还连接MOS管Q5的1端口，MOS管Q5的2、3端口接地，所述电压输入端连接电容C11、C14后接地且在连接二极管TVS1后接地，所述电压输入端连接电容C13后接地，所述电压输入端连接MOS管Q2的3端口，所述MOS管Q2的2端口连接到电压输出端，所述MOS管Q2用于控制电压输入端到电压输出端之间的通断，所述MOS管Q2的2端口连接电容C7、C9后接地，所述MOS管Q2的1端口连接电阻R6后接地，所述MOS管Q2的1端口连接MOS管Q3的3端口，所述MOS管Q2的2端口连接到MOS管Q3的2端口，MOS管Q3的1端口和MOS管Q4的2端口之间有电阻R5，所述MOS管Q3的1端口连接电阻R5后连接到MOS管Q4的3端口，MOS管Q4的2端口接地；

所述MCU控制模块包括控制器U2，控制器U2的型号为PIC12F510-I/SNVAO，ISG信号输入端连接二极管D6、电阻R22后到控制器U2的6端口，所述电阻R22的一端连接电阻C36后接地，所述控制器U2的1端口连接5V电源且在连接电阻R18后连接到二极管D6、电阻R22之间，所述控制器U2的1端口连接电阻R23后连接到控制器U2的4端口且在连接电容C37后接地，所述控制器U2的2端口连接电阻R29后连接电容C56并接地，所述控制器U2的5端口连接电阻R19后连接电压输入端，所述控制器U2的5端口还分别在连接电阻R37和电容C38后接地，所述控制器U2的8端口接地，所述控制器U2的7端口连接电阻R30后连接MOS管Q11的1端口，MOS管Q11的2端口接地，MOS管Q11的3端口连接到PWM控制器U1的5端口，PWM控制器U1的型号为TL5001AQDRG4Q1，所述PWM控制器U1的5端口连接电容C34后接地，所述PWM控制器U1的6端口连接电容C33后接地，所述PWM控制器U1的6端口连接电阻R20、R25后接地，所述PWM控制器U1的7端口连接电阻R24后接地，所述PWM控制器U1的8端口接地，所述PWM控制器U1的4端口连接电阻R26、R28后连接到MOS管Q10的3端口，所述MOS管Q10的2端口接地，所述MOS管Q10的1端口连接电阻R29后连接到控制器U2的2端口，所述PWM控制器U1的3端口连接电阻R17、电容C31后连接到所述PWM控制器U1的4端，所述电阻R17、电容C31的两端并联有电阻R21和电容C35，所述PWM控制器U1的2端口在连接电容C32后接地还连接到电压输入端，所述电压输入端连接到MOS管Q8的2端口，所述电压输入端还在连接电阻R14、电阻R36后分别连接到MOS管Q8/Q9的1端口，所述MOS管Q8的3端口连接到MOS管Q9的3端口，MOS管Q9的2端口接地，所述PWM控制器U1的1端口连接电阻R15后连接到电阻R36的一端；

电压输入端连接所述升压模块的电感L1、L2后连接到二极管D3的1、2端口，电压输入端分别在连接电容C17、C58、C18后接地，电感L1、L2之间分别连接电容C19、C20后接地，二极管D3的1、3端口之间连接有电阻R8和电容C16，所述二极管D3的3端口连接电感L3后连接到所述电压输入输出模块的MOS管Q2的2端口，所述二极管D3的3端口连接电阻R13后连接到MCU控制模块的PWM控制器U1的4端口，所述二极管D3的3端口分别在连接电容C21和电容C23后接地，所述二极管D3的3端口连接电感L3后分别连接电容C24、电容C25和电容C60并接地，电压输入端连接电感L1、L2后连接到MOS管Q6的3端口，MOS管Q6的2、3端口之间连接有电阻R9和电容C26，所述MOS管Q6的2端口接地，MOS管Q6的1端口连接电阻R10后连接到MCU控制模块的MOS管Q8和Q9的3端口，MOS管Q6的1端口分别连接电容C27和电阻R11后接地。

进一步的，还包括ACC供电模块，所述ACC供电模块连接ACC电源输入端，ACC电源输入端连接电容C3、C5后接地，所述ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2之后连接电阻R3并接地、连接稳压二极管ZD2并接地、连接电容C57并接地，稳压二极管ZD2的型号为BZX84C5V1，所述ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2、电阻R32后连接到开关U3的2端口，开关U3的型号为BTS5090-1EJA，开关U3的1端口接地，开关U3的3端口连接电阻R31后接地，开关U3的4端口连接电阻R33后接地，开关U3的6、7、8端口连接到一起后连接电容C2、C4后接地且连接到ACC电源输出端，所述开关U3的9端口在连接电容C40后接地，所述开关U3的9端口还连接到电压输出端。

进一步的，当有ISG信号输入，所述MCU控制模块控制MOS管Q2关断，断开电压输入输出模块的电源输入端和输出端，同时所述MCU控制模块控制输出PWM信号，使得所述升压模块输出12V直流电压到所述电压输入输出模块的电压输出端；当没有ISG信号输入，所述MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出。

进一步的，当ACC电源输入端的电压大于2V时，开关U3导通，所述电压输入输出模块电压输出端的电压直接提给ACC电源输出端。

进一步的，所述ISG信号来自汽车的发动机。

本发明的用于快速启停发动机系统的直流稳压器，采用升压技术，运用于节能减排的新型发动机，其具有旁路模式和升压模式两种工作模式，直流稳压器平时工作在在旁路模式，没有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出，直接给到车内用电设备进行供电；

在汽车在车速为零或怠速一段时间后，发动机重新触发启动，导致车载电瓶电源电压下降，故进入升压模式，此时有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2关断，断开电压输入输出模块的电源输入端和输出端，同时MCU控制模块控制输出PWM信号，使得升压模块输出稳定的12V直流电压到电压输入输出模块的电压输出端，给到车内用电设备进行供电，从而实现能够输出稳定的电源电压给车内的用电设备，确保启动时用电设备能够正常工作；

此外，本发明的用于快速启停发动机系统的直流稳压器还设置了ACC供电模块，从而实现有2个电压输出端口，当ACC电源输入端的电压大于2V时，开关U3导通，电压输入输出模块电压输出端的电压直接提给ACC电源输出端。

附图说明

图1为本发明的用于快速启停发动机系统的直流稳压器的系统框图；

图2为电压输入输出模块的电路图；

图3为MCU控制模块的第一部分的电路图；

图4为MCU控制模块的第二部分的电路图；

图5为升压模块的电路图；

图6为ACC供电模块的电路图。

具体实施方式

见图1，本发明的一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，包括电控连接的：电压输入输出模块1、MCU控制模块2、升压模块3，电压输入输出模块1与电源4相连接，MCU控制模块2连接ISG信号输入端口，ISG信号输入端口来自汽车的发动机5，MCU控制模块2根据输入的ISG信号，控制电压输入输出模块1和升压模块3的工作，

具体的，见图2，电源输出12V直流电压，电压输入端连接到电压输入输出模块的电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接二极管D2和电容C10后接地，电阻R7的另一端还连接MOS管Q5的1端口，MOS管Q5的2、3端口接地，电压输入端连接电容C11、C14后接地且在连接二极管TVS1后接地，电压输入端连接电容C13后接地，电压输入端连接MOS管Q2的3端口，MOS管Q2的2端口连接到电压输出端，MOS管Q2用于控制电压输入端到电压输出端之间的通断，MOS管Q2的2端口连接电容C7、C9后接地，MOS管Q2的1端口连接电阻R6后接地，MOS管Q2的1端口连接MOS管Q3的3端口，MOS管Q2的2端口连接到MOS管Q3的2端口，MOS管Q3的1端口和MOS管Q4的2端口之间有电阻R5，MOS管Q3的1端口连接电阻R5后连接到MOS管Q4的3端口，MOS管Q4的2端口接地；

见图3、4，MCU控制模块包括控制器U2，控制器U2的型号为PIC12F510-I/SNVAO，ISG信号输入端连接二极管D4、电阻R22后到控制器U2的6端口，电阻R22的一端连接电阻C36后接地，控制器U2的1端口连接5V电源且在连接电阻R18后连接到二极管D6、电阻R22之间，控制器U2的1端口连接电阻R23后连接到控制器U2的4端口且在连接电容C37后接地，控制器U2的2端口连接电阻R29后连接电容C56并接地，控制器U2的5端口连接电阻R19后连接电压输入端，控制器U2的5端口还分别在连接电阻R37和电容C38后接地，控制器U2的8端口接地，控制器U2的7端口连接电阻R30后连接MOS管Q11的1端口，MOS管Q11的2端口接地，MOS管Q11的3端口连接到PWM控制器U1的5端口，PWM控制器U1的型号为TL5001AQDRG4Q1，PWM控制器U1的5端口连接电容C34后接地，PWM控制器U1的6端口连接电容C33后接地，PWM控制器U1的6端口连接电阻R20、R25后接地，PWM控制器U1的7端口连接电阻R24后接地，PWM控制器U1的8端口接地，PWM控制器U1的4端口连接电阻R26、R28后连接到MOS管Q10的3端口，MOS管Q10的2端口接地，MOS管Q10的1端口连接电阻R29后连接到控制器U2的2端口，PWM控制器U1的3端口连接电阻R17、电容C31后连接到PWM控制器U1的4端，电阻R17、电容C31的两端并联有电阻R21和电容C35，PWM控制器U1的2端口在连接电容C32后接地还连接到电压输入端，电压输入端连接到MOS管Q8的2端口，电压输入端还在连接电阻R14、电阻R36后分别连接到MOS管Q8/Q9的1端口，MOS管Q8的3端口连接到MOS管Q9的3端口，MOS管Q9的2端口接地，PWM控制器U1的1端口连接电阻R15后连接到电阻R36的一端；

见图5，电压输入端连接升压模块的电感L1、L2后连接到二极管D3的1、2端口，电压输入端分别在连接电容C17、C58、C18后接地，电感L1、L2之间分别连接电容C19、C20后接地，二极管D3的1、3端口之间连接有电阻R8和电容C16，二极管D3的3端口连接电感L3后连接到电压输入输出模块的MOS管Q2的2端口，二极管D3的3端口连接电阻R13后连接到MCU控制模块的PWM控制器U1的4端口，二极管D3的3端口分别在连接电容C21和电容C23后接地，二极管D3的3端口连接电感L3后分别连接电容C24、电容C25和电容C60并接地，电压输入端连接电感L1、L2后连接到MOS管Q6的3端口，MOS管Q6的2、3端口之间连接有电阻R9和电容C26，MOS管Q6的2端口接地，MOS管Q6的1端口连接电阻R10后连接到MCU控制模块的MOS管Q8和Q9的3端口，MOS管Q6的1端口分别连接电容C27和电阻R11后接地；

当有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2关断，断开电压输入输出模块的电源输入端和输出端，同时MCU控制模块控制输出PWM信号，使得升压模块输出12V直流电压到电压输入输出模块的电压输出端；当没有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出。

电源输入输出回路，主要给模块提供电源电压和输出电压，并进行滤波和电路保护处理，正常情况下时，电流从电压输入端通过MOS管Q2到达电压输出端，ISG信号有效时，MCU控制模块的控制器U2控制PWM控制器U1，输出PWM信号，

当MCU控制模块输出PWM信号为高电平时，控制MOS管Q6闭合，输入电压流过电感,二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量；当控制电路输出PWM信号为低电平时，控制MOS管Q6断开，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压，升压完毕。

具体在本实施例中，还包括ACC供电模块6，见图6，ACC供电模块连接ACC电源输入端，ACC电源输入端连接电容C3、C5后接地，ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2之后连接电阻R3并接地、连接稳压二极管ZD2并接地、连接电容C57并接地，稳压二极管ZD2的型号为BZX84C5V1，ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2、电阻R32后连接到开关U3的2端口，开关U3的型号为BTS5090-1EJA，开关U3的1端口接地，开关U3的3端口连接电阻R31后接地，开关U3的4端口连接电阻R33后接地，开关U3的6、7、8端口连接到一起后连接电容C2、C4后接地且连接到ACC电源输出端，开关U3的9端口在连接电容C40后接地，开关U3的9端口还连接到电压输出端，当ACC电源输入端的电压大于2V时，开关U3导通，电压输入输出模块电压输出端的电压直接提给ACC电源输出端。

本发明的用于快速启停发动机系统的直流稳压器，采用升压技术，运用于节能减排的新型发动机，其具有旁路模式和升压模式两种工作模式，直流稳压器平时工作在在旁路模式，没有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出，直接给到车内用电设备进行供电；

在汽车在车速为零或怠速一段时间后，发动机重新触发启动，导致车载电瓶电源电压下降，故进入升压模式，此时有ISG信号输入，MCU控制模块控制MOS管Q2关断，断开电压输入输出模块的电源输入端和输出端，同时MCU控制模块控制输出PWM信号，使得升压模块输出稳定的12V直流电压到电压输入输出模块的电压输出端，给到车内用电设备进行供电，从而实现能够输出稳定的电源电压给车内的用电设备，确保用电设备能够正常工作；

此外，本发明的用于快速启停发动机系统的直流稳压器还设置了ACC供电模块，从而实现有2个电压输出端口，当ACC电源输入端的电压大于2V时，开关U3导通，电压输入输出模块电压输出端的电压直接提给ACC电源输出端。

Claims (3)

1.一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，其特征在于：包括电控连接的：电压输入输出模块、MCU控制模块、升压模块，所述电压输入输出模块与电源相连接，所述MCU控制模块连接ISG信号输入端口；

所述电源输出12V直流电压，电压输入端连接到所述电压输入输出模块的电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接二极管D2和电容C10后接地，所述电阻R7的另一端还连接MOS管Q5的1端口，MOS管Q5的2、3端口接地，所述电压输入端连接电容C11、C14后接地且在连接二极管TVS1后接地，所述电压输入端连接电容C13后接地，所述电压输入端连接MOS管Q2的3端口，所述MOS管Q2的2端口连接到电压输出端，所述MOS管Q2用于控制电压输入端到电压输出端之间的通断，所述MOS管Q2的2端口连接电容C7、C9后接地，所述MOS管Q2的1端口连接电阻R6后接地，所述MOS管Q2的1端口连接MOS管Q3的3端口，所述MOS管Q2的2端口连接到MOS管Q3的2端口，MOS管Q3的1端口和MOS管Q4的2端口之间有电阻R5，所述MOS管Q3的1端口连接电阻R5后连接到MOS管Q4的3端口，MOS管Q4的2端口接地；

所述MCU控制模块包括控制器U2，控制器U2的型号为PIC12F510-I/SNVAO，ISG信号输入端连接二极管D6、电阻R22后到控制器U2的6端口，所述电阻R22的一端连接电阻C36后接地，所述控制器U2的1端口连接5V电源且在连接电阻R18后连接到二极管D6、电阻R22之间，所述控制器U2的1端口连接电阻R23后连接到控制器U2的4端口且在连接电容C37后接地，所述控制器U2的2端口连接电阻R29后连接电容C56并接地，所述控制器U2的5端口连接电阻R19后连接电压输入端，所述控制器U2的5端口还分别在连接电阻R37和电容C38后接地，所述控制器U2的8端口接地，所述控制器U2的7端口连接电阻R30后连接MOS管Q11的1端口，MOS管Q11的2端口接地，MOS管Q11的3端口连接到PWM控制器U1的5端口，PWM控制器U1的型号为TL5001AQDRG4Q1，所述PWM控制器U1的5端口连接电容C34后接地，所述PWM控制器U1的6端口连接电容C33后接地，所述PWM控制器U1的6端口连接电阻R20、R25后接地，所述PWM控制器U1的7端口连接电阻R24后接地，所述PWM控制器U1的8端口接地，所述PWM控制器U1的4端口连接电阻R26、R28后连接到MOS管Q10的3端口，所述MOS管Q10的2端口接地，所述MOS管Q10的1端口连接电阻R29后连接到控制器U2的2端口，所述PWM控制器U1的3端口连接电阻R17、电容C31后连接到所述PWM控制器U1的4端，所述电阻R17、电容C31的两端并联有电阻R21和电容C35，所述PWM控制器U1的2端口在连接电容C32后接地还连接到电压输入端，所述电压输入端连接到MOS管Q8的2端口，所述电压输入端还在连接电阻R14、电阻R36后分别连接到MOS管Q8/Q9的1端口，所述MOS管Q8的3端口连接到MOS管Q9的3端口，MOS管Q9的2端口接地，所述PWM控制器U1的1端口连接电阻R15后连接到电阻R36的一端；

电压输入端连接所述升压模块的电感L1、L2后连接到二极管D3的1、2端口，电压输入端分别在连接电容C17、C58、C18后接地，电感L1、L2之间分别连接电容C19、C20后接地，二极管D3的1、3端口之间连接有电阻R8和电容C16，所述二极管D3的3端口连接电感L3后连接到所述电压输入输出模块的MOS管Q2的2端口，所述二极管D3的3端口连接电阻R13后连接到MCU控制模块的PWM控制器U1的4端口，所述二极管D3的3端口分别在连接电容C21和电容C23后接地，所述二极管D3的3端口连接电感L3后分别连接电容C24、电容C25和电容C60并接地，电压输入端连接电感L1、L2后连接到MOS管Q6的3端口，MOS管Q6的2、3端口之间连接有电阻R9和电容C26，所述MOS管Q6的2端口接地，MOS管Q6的1端口连接电阻R10后连接到MCU控制模块的MOS管Q8和Q9的3端口，MOS管Q6的1端口分别连接电容C27和电阻R11后接地；

当有ISG信号输入，所述MCU控制模块控制MOS管Q2关断，断开电压输入输出模块的电源输入端和输出端，同时所述MCU控制模块控制输出PWM信号，使得所述升压模块输出12V直流电压到所述电压输入输出模块的电压输出端；当没有ISG信号输入，所述MCU控制模块控制MOS管Q2导通，从电压输入端输入的12V直流电压直接从电压输出端输出；所述ISG信号来自汽车的发动机。

2.根据权利要求1所述的一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，其特征在于：还包括ACC供电模块，所述ACC供电模块连接ACC电源输入端，ACC电源输入端连接电容C3、C5后接地，所述ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2之后连接电阻R3并接地、连接稳压二极管ZD2并接地、连接电容C57并接地，稳压二极管ZD2的型号为BZX84C5V1，所述ACC电源输入端还在连接二极管D1、电阻R2、电阻R32后连接到开关U3的2端口，开关U3的型号为BTS5090-1EJA，开关U3的1端口接地，开关U3的3端口连接电阻R31后接地，开关U3的4端口连接电阻R33后接地，开关U3的6、7、8端口连接到一起后连接电容C2、C4后接地且连接到ACC电源输出端，所述开关U3的9端口在连接电容C40后接地，所述开关U3的9端口还连接到电压输出端。

3.根据权利要求2所述的一种用于快速启停发动机系统的直流稳压器，其特征在于：当ACC电源输入端的电压大于2V时，开关U3导通，所述电压输入输出模块电压输出端的电压直接提给ACC电源输出端。