CN112821745B - 一种应用于商用车的电源转换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于商用车的电源转换系统，涉及汽车电源技术领域。包括保护模块、DCDC转换模块、门限判决模块、逻辑控制模块和采样判决模块；保护模块分别连接输入电源和所述DCDC转换模块的输入端；门限判决模块分别连接保护模块和逻辑控制模块；采样判决模块分别连接输出负载、所述DCDC转换模块的输出端和逻辑控制模块的输入端；逻辑控制模块与DCDC转换模块的模式端和使能端连接，逻辑控制模块用于获取门限判决模块和采样判决模块的判决信号以及电锁信号，以控制DCDC转换模块开启或关闭及工作模式。本发明应用在商用车上能满足所借用乘用车零部件12V供电要求，从而实现乘用车零部件应用于商用车，以利于解决乘用车和商用车之间的零件不兼容的问题。

Description

一种应用于商用车的电源转换系统
技术领域
本发明涉及汽车电源技术领域，尤其涉及一种应用于商用车的电源转换系统。
背景技术
乘用车中控显示屏、空调控制器、仪表等用量大，配套资源丰富，成本相对商用车的低。商用车借用乘用车零件，可以起到缩短开发周期及降低成本。商用车的供电系统为24V，乘用车的供电系统为12V，由于商用车与乘用车供电系统的不同，如需将乘用车零部件(车机大屏、虚拟仪表、T-BOX等)应用在商用车上使用时，需增加DCDC电源转换器，实现电源系统匹配。
发明内容
本发明目的在于，提供一种应用于商用车的电源转换系统，以利于解决乘用车和商用车之间的零件不兼容的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种应用于商用车的电源转换系统，包括保护模块、DCDC转换模块、门限判决模块、逻辑控制模块和采样判决模块；所述保护模块分别连接输入电源和所述DCDC转换模块的输入端；所述门限判决模块分别连接所述保护模块和所述逻辑控制模块；所述采样判决模块分别连接输出负载、所述DCDC转换模块的输出端和逻辑控制模块的输入端；所述逻辑控制模块与所述DCDC转换模块的模式端和使能端连接，所述逻辑控制模块用于获取所述门限判决模块和所述采样判决模块的判决信号以及电锁信号，以控制所述DCDC转换模块开启或关闭及工作模式。
优选地，所述保护模块包括防反接保护模块和浪涌抑制模块，当所述输入电源的电压达到40V持续时间达到2S以上，或在输入瞬间达到70V，所述浪涌抑制模块关闭输出，直至输入电压恢复36V以下所述浪涌抑制模块恢复输出。
优选地，所述门限判决模块通过所述DCDC转换模块的LDO获取供电电源。
优选地，所述门限判决模块包括欠压门限判决模块和过压门限判决模块；所述欠压门限在输入电压低于预设电压且持续时间达到预设时长时，输出欠压判决信号给所述逻辑控制模块以控制所述DCDC转换模块关闭，直至输入电压恢复至高于预设电压，输出恢复信号给所述逻辑控制模块以控制所述DCDC转换模块启动。
优选地，电锁信号有效时，所述逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于PWM模式，工作频率2.2MHz，最大输出电流15A；电锁信号无效时，所述逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于DEMB模式，提供小电流模式下高效率特性，最大输出电流为2A。
优选地，所述DCDC转换模块包括温度检测模块，当所述温度检测模块检测到所述DCDC转换模块中的芯片温度达到预设温度时，所述DCDC转换模块停止工作，直至温度降至低于预设温度，所述DCDC转换模块启动工作。
优选地，所述采样判决模块包括连接所述DCDC转换模块输出端的电流采样模块，以及分别连接所述电流采样模块和所述逻辑控制模块的2A门限判决模块；所述2A门限判决模块用于获取电锁信号；电锁信号有效时，所述2A门限判决模块不工作，所述DCDC转换模块输出15A的限流门限；电锁信号无效时，所述2A门限判决模块工作，所述DCDC转换模块输出2A的限流门限。
优选地，当输出过载时，以打嗝模式开启DCDC转换模块并同时监测输出电流，若过载故障解除，则恢复正常工作，若仍未解除，则立即进入保护模式。
优选地，所述DCDC转换模块的输入端与所述保护模块之间，以及所述采样判决模块与所述输出负载之间均设置有EMC滤波器。
优选地，所述采样判决模块与所述输出负载之间还设置有短路门限判决器，当输出短路时，所述DCDC转换模块停止工作。
本发明的实施例，具有如下有益效果：
本发明提供了一种应用于商用车的电源转换系统，包括保护模块、DCDC转换模块、门限判决模块、逻辑控制模块和采样判决模块；所述保护模块分别连接输入电源和所述DCDC转换模块的输入端；所述门限判决模块分别连接所述保护模块和所述逻辑控制模块；所述采样判决模块分别连接输出负载、所述DCDC转换模块的输出端和逻辑控制模块的输入端；所述逻辑控制模块与所述DCDC转换模块的模式端和使能端连接，所述逻辑控制模块用于获取所述门限判决模块和所述采样判决模块的判决信号以及电锁信号，以控制所述DCDC转换模块开启或关闭及工作模式。本发明应用在商用车上能满足所借用乘用车零部件12V供电要求，从而实现乘用车零部件应用于商用车，以利于解决乘用车和商用车之间的零件不兼容的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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是本发明某一实施例提供的应用于商用车的电源转换系统的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的应用于商用车的电源转换系统的结构示意图；
图3是本发明某一实施例提供的应用于商用车的电源转换系统的原理示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1是本发明某一实施例提供的应用于商用车的电源转换系统的结构示意图。本发明实施例提供一种应用于商用车的电源转换系统，包括保护模块、DCDC转换模块、门限判决模块、逻辑控制模块和采样判决模块；保护模块分别连接输入电源和DCDC转换模块的输入端；门限判决模块分别连接保护模块和逻辑控制模块；采样判决模块分别连接输出负载、DCDC转换模块的输出端和逻辑控制模块的输入端；逻辑控制模块与DCDC转换模块的模式端和使能端连接，逻辑控制模块用于获取门限判决模块和采样判决模块的判决信号以及24V电锁信号，以控制DCDC转换模块开启或关闭及工作模式。所谓判决门限就是一个模拟信号(确切的说是模拟基带信号)发过来，接收的时候要判断它表示的意思是0还是1以便转化成数字信号，这个判决就需要有一个标准，这个标准就叫做判决门限。
请参阅图2，图2是本发明另一实施例提供的应用于商用车的电源转换系统的结构示意图。本发明实施例提供的应用于商用车的电源转换系统中保护模块包括防反接保护模块和浪涌抑制模块，提供电路的输入过压保护，当输入电源的电压达到40V持续时间达到2S以上，或在输入瞬间达到70V，浪涌抑制模块关闭输出，直至输入电压恢复36V以下，浪涌抑制模块恢复输出。
在一个实施例中，门限判决模块通过DCDC转换模块的LDO获取供电电源，通过LDO获取供电电源为5V。LDO是Low Dropout Regulator，意为低压差线性稳压器。
在一个实施例中，门限判决模块包括欠压门限判决模块和过压门限判决模块；提供电路的输入欠压保护，欠压门限在输入电压低于17V或18V持续时间达到10S以上时，输出欠压判决信号给逻辑控制模块以控制DCDC转换模块关闭，直至输入电压恢复20V或21V，输出恢复信号给逻辑控制模块以控制DCDC转换模块启动。门限判决模块可以设置多个，例如设置一个40V过压门限判决模块和一个55V过压门限判决模块。
在一个实施例中，24V电锁信号有效时，逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于PWM模式，工作频率2.2MHz，最大输出电流15A；24V电锁信号无效时，逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于DEMB模式，提供小电流模式下高效率特性，最大输出电流为2A。PWM模式即脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的模式。DEMB模式即二极管仿真模式，
在一个实施例中，提供电路中DCDC转换模块的过热保护，DCDC转换模块包括温度检测模块，当温度检测模块检测到DCDC转换模块中的芯片温度达到175℃时，DCDC转换模块停止工作，直至温度降至160℃，DCDC转换模块启动工作。
在一个实施例中，提供电路的输出过载保护，采样判决模块包括连接DCDC转换模块输出端的电流采样模块，以及分别连接电流采样模块和逻辑控制模块的2A门限判决模块；2A门限判决模块用于获取24V电锁信号；24V电锁信号有效时，2A门限判决模块不工作，DCDC转换模块输出15A的限流门限；24V电锁信号无效时，2A门限判决模块工作，DCDC转换模块输出2A的限流门限。在本实施例中，当输出过载，以打嗝模式开启DCDC转换模块并同时监测输出电流。打嗝模式用于对电路的过流保护，通过检测原边电流，短路时电流增加触发保护垫，控制芯片控制PWM输出占空比减小到0实现输出关断。直到下一个芯片工作周期复位，继续输出，若还短路，则又进入保护，像是在不停的打嗝，所以称之为打嗝式保护。
在一个实施例中，DCDC转换模块的输入端与保护模块之间，以及采样判决模块与输出负载之间均设置有EMC滤波器。EMC滤波器，又名“电磁兼容性滤波器”，主要用于仪器仪表、自动化控制系统中，用来抑制和消除工业自动化系统现场的强电磁干扰和电火花干扰，勘正现场仪器仪表，保证自动化控制系统的安全可靠运行。
在一个实施例中，提供电路的输出短路保护，采样判决模块与输出负载之间还设置有短路门限判决器，当输出短路时，DCDC转换模块停止工作。
如图2和图3所示，本发明实施例通过CAN总线与整车通信，在电锁信号有效时(在ON档状态下)向负载提供12V的ON档电锁信号，12V+输出15A电流。电锁信号无效时(在OFF档状态下)控制器未休眠时12V+输出2A电流，电锁信号无效时(在OFF档状态下)控制器休眠时12V+输出10mA电流，DCDC转换器在用电器关机状态下内部消耗电流小于5mA。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，包括保护模块、DCDC转换模块、门限判决模块、逻辑控制模块和采样判决模块；
所述保护模块分别连接输入电源和所述DCDC转换模块的输入端；
所述门限判决模块分别连接所述保护模块和所述逻辑控制模块；
所述采样判决模块分别连接输出负载、所述DCDC转换模块的输出端和逻辑控制模块的输入端；
所述逻辑控制模块与所述DCDC转换模块的模式端和使能端连接，所述逻辑控制模块用于获取所述门限判决模块和所述采样判决模块的判决信号以及24V电锁信号，以控制所述DCDC转换模块开启或关闭及工作模式；
所述采样判决模块包括连接所述DCDC转换模块输出端的电流采样模块，以及分别连接所述电流采样模块和所述逻辑控制模块的2A门限判决模块；
所述2A门限判决模块通过获取24V电锁信号和采样电流来进行判决；
24V电锁信号有效时，所述2A门限判决模块不工作，所述DCDC转换模块通过12V+信号端输出最大值为15A的电流，向负载提供12V的ON档电锁信号；24V电锁信号无效时，所述2A门限判决模块工作，控制器未休眠时，所述DCDC转换模块通过12V+信号端输出最大值为2A的电流；控制器休眠时，所述DCDC转换模块通过12V+信号端输出10mA电流。
2.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述保护模块包括防反接保护模块和浪涌抑制模块，当所述输入电源的电压达到40V持续时间达到2S以上，或在输入瞬间达到70V，所述浪涌抑制模块关闭输出，直至输入电压恢复36V以下所述浪涌抑制模块恢复输出。
3.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述门限判决模块通过所述DCDC转换模块的LDO获取供电电源。
4.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述门限判决模块包括欠压门限判决模块和过压门限判决模块；
所述欠压门限判决模块在输入电压低于预设电压且持续时间达到预设时长时，输出欠压判决信号给所述逻辑控制模块以控制所述DCDC转换模块关闭，直至输入电压恢复至高于预设电压，输出恢复信号给所述逻辑控制模块以控制所述DCDC转换模块启动。
5.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，
24V电锁信号有效时，所述逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于PWM模式，工作频率2.2MHz，最大输出电流15A；
24V电锁信号无效时，所述逻辑控制模块控制DCDC转换模块处于二极管仿真模式，提供小电流模式下高效率特性，最大输出电流2A。
6.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述DCDC转换模块包括温度检测模块，当所述温度检测模块检测到所述DCDC转换模块中的芯片温度达到预设温度时，所述DCDC转换模块停止工作，直至温度降至低于预设温度，所述DCDC转换模块启动工作。
7.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，当输出过载时，以打嗝模式开启DCDC转换模块并同时监测输出电流，若过载故障解除，则恢复正常工作，若仍未解除，则立即进入保护模式。
8.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述DCDC转换模块的输入端与所述保护模块之间，以及所述采样判决模块与所述输出负载之间均设置有EMC滤波器。
9.根据权利要求1所述的应用于商用车的电源转换系统，其特征在于，所述采样判决模块与所述输出负载之间还设置有短路门限判决器，当输出短路时，所述DCDC转换模块停止工作。
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