CN113306511A - 一种挂车dtu供电系统 - Google Patents
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Abstract
一种挂车DTU供电系统，包括超级电容与储电电池，所述超级电容与储电电池接入挂车尾灯线路，通过智能控制电路对超级电容与储电电池的电量进行分配使用，超级电容和储电电池同时给DTU提供稳定的电源。超级电容+储电电池的方案完美解决了需要大规模改车头电路的方案，以及单储电电池方案供电来源不稳定无法满足所有车型使用场景的问题，重点是充分利用了之前无法利用的刹车灯电源，满足特定的挂车甩挂运输场景下的特殊需求。
Description
技术领域
本发明涉及甩挂挂车的供电系统，具体的涉及一种甩挂挂车的DTU(数据传输单元)供电系统。
背景技术
对于物流行业甩挂运输模式而言，(甩挂)挂车与牵引车是随机组合模式，挂车本身独立于牵引车，挂车自身不具备自有电源，每次与牵引车接驳时从车头接线取电来满足自身的对电源的需求，主要用来给挂车的刹车灯、转向灯、示廊灯、侧车灯、后雾灯、倒车灯供电。
因此DTU如果需要稳定电源，需要从车头接一条独立电源线路，这是目前相对稳妥的供电方式。但这种方式最大的问题在于，由于甩挂运输是多辆挂车与牵引车之间随机接驳，因此为了满足一个挂车的DTU供电需求，需要将一定范围内(车队)所有的牵引车的线路都进行改造加装，这样产品部署的实施成本极高、工作量极大。
目前的主流做法是从挂车示廊灯取电，示廊灯是挂车电路中供电最稳定的线路，然后配上锂电池用于储电，由示廊灯供电，通过锂电池(自身也充电)输出电源给DTU。这很大程度上解决了安装成本的问题，但又存在一个问题：有部分车不在夜间出行，在白天示廊灯不开启工作，示廊灯线路是没有通电的，而锂电池的储能也是有限的，就不能有效保证稳定持续的供电，DTU也就无法保证稳定工作。同时为了保证示廊灯有限的充电时间，锂电池储能能力要求比较高，电池成本较高、体积较大。所以该解决方案只能满足一小部分车型的需求。
发明内容
为了解决现有技术解决方案成本高及适用范围小的缺陷，本发明提供一种挂车DTU智能供电系统。
本发明的技术方案如下：
一种挂车DTU供电系统，包括超级电容与储电电池，所述超级电容与储电电池接入挂车尾灯线路，通过智能控制电路对超级电容与储电电池的电量进行分配使用，超级电容和储电电池同时给DTU提供稳定的电源，
其中
所述挂车尾灯线路通过第一晶体二极管、电阻R1与超级电容正极相连，负极接公共端GND，所述第一晶体二极管反向截止，
所述挂车尾灯线路通过第一晶体二极管、开关电压调节器、晶体三极管Q1与储电电池的正极相连，
所述超级电容的负极与储电电池负极相连，接到控制器公共端GND，
所述超级电容的正极通过开关电压调节器DC-DC、晶体三极管Q2、第二晶体二极管、电阻R2经处理器U1连接挂车DTU供电，
所述超级电容的正极通过开关电压调节器DC-DC、晶体三极管Q1给储电电池充电，
所述储电电池的正极通过晶体三极管Q3、第三晶体二极管经处理器U1给挂车DTU供电，
所述处理器U1接收超级电容与储电电池输送的电量并监测其电压变化，同时监测挂车尾灯电源电压信号数据：
(1)通过晶体三极管Q1的开合使挂车尾灯电源优先对超级电容进行供电，当超级电容电量不足时U1断开Q1停止给储电电池供电。
(2)通过晶体三极管Q2、Q3的开合调配两路电源输送量的比例，以超级电容电量输出为主，当超级电容供电不稳定时，自动启动储电电池电量输出进行辅助。
优选的所述储电电池为锂电池或铅酸电池。
优选的所述挂车尾灯线包括分别对应示廓灯、左转向灯、刹车灯、右转向灯、后雾灯和/或侧车灯的线路。可根据需要接入，最优选接入刹车灯和示廊灯。
进一步优选的每条线路分别具有第一晶体二极管，且每个第一晶体二极管之前分别具有保险丝。
优选的所述电阻R1和超级电容之间、所述晶体三极管Q1和储电电池之间分别具有保险丝。
本发明的技术效果如下：
本发明首先超级电容接挂车电源线(刹车灯、左右转向灯、示廊灯、侧车灯、后雾灯，主要是取刹车灯的电，其他线路可选辅助)。超级电容的特点是充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1～50万次，没有“记忆效应”，同时放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小。这样通过超级电容就可以吸取刹车灯在刹车时产生的短促、极不稳定的电流，吸取过来并为之所用，并转换成稳定电源满足DTU供电，同时超级电容也给储电电池例如锂电池或铅酸蓄电池充电。
其次储电电池也接入挂车电源线。储电电池的作用是在超级电容输出不稳定的情况下(超级电容由于要实现快速供电的功能，自身的储电能力不能太大，因为它要在短时间内蓄能，电压要高于其他元器件时才可以向外输出电量)，由储电电池来为DTU提供持续稳定的电源。
储电电池的充(供)电同时来自于挂车电源线和超级电容，通过超级电容实现供电源头多样性，充电更有保障。
这样，超级电容+储电电池的方案就完美解决了需要大规模改车头电路的方案，以及单储电电池方案供电来源不稳定无法满足所有车型使用场景的问题，重点是充分利用了之前无法利用的刹车灯电源，满足特定的挂车甩挂运输场景下的特殊需求。
所述处理器U1接收超级电容与储电电池输送的电量并监测其电压变化，结合比较所监测的外部电源(挂车尾灯电源)电压信号数据，起到以下两方面的作用：
(1)通过晶体三极管Q1的开合来实现挂车尾灯电源优先对超级电容进行充(供)电。当超级电容电量不足时U1断开Q1停止给储电电池供电。
(2)U1通过晶体三极管Q2、Q3的开合实现合理调配两路电源输送量的比例，以超级电容电量输出为主，一旦超级电容供电不稳定，自动启动储电电池电量输出进行辅助，保证对DTU稳定的电源输出。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图，
图2为本发明实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的解释。
实施例
如图1、2所示，本实施例的主要元件包括:保险丝(F1-8)、第一晶体二级管(D1-8)、晶体三极管(Q1-3)、电阻(R1-2)、开关电压调节器(DC-DC)、处理器(U1)、超级电容、锂电池、挂车DTU(数据传输终端)，锂电池也可根据使用环境的要求用其它储电电池替代，例如铅酸蓄电池。
超级电容与锂电池接入挂车尾灯线路，并通过智能控制电路对超级电容与锂电池的电量进行合理分配使用，给DTU提供稳定的电源。具体结构如下：
(1)挂车电源(尾灯线)通过保险丝F1-6、第一晶体二极管D1-6、电阻R1、保险丝F8与超级电容正极相连，挂车负极(搭铁线)接公共端GND。半导体元件在电路中起保护作用。D1-6反向截止，起保护作用。R1限制挂车电源至超级电容的电流。
(2)同时挂车电源(尾灯线)通过F1-6、D1-6、DC-DC、Q1、F7与锂电池的正极相连。Q1用于接通和断开锂电池的充电电路，DC-DC是起电压转换作用。
(3)超级电容的负极与锂电池负极相连，接到控制器公共端GND。
(4)超级电容的正极通过DC-DC、Q2、第二晶体二极管D8、R2给处理器U1和挂车DTU供电，Q2用来接通和断开超级电容的供电电路。
(5)超级电容的正极通过DC-DC、Q1给锂电池充电。
(6)锂电池的正极通过F7、Q3、第三晶体二极管D7给处理器U1和挂车DTU和控制器供电，Q3用来接通和断开超级电容的供电电路。D7反向截止，起保护作用。
(7)U1采集外部线路电压，根据电压高低控制Q1、Q2、Q3是否导通。
工作过程如下：
1.超级电容、锂电池接入挂车电源。
2.电源电流经过R1、F8至超级电容，并经过开关电压调节器DC-DC、处理器U1为DTU(数据传输单元)提供稳定电源。
3.电源经过DC-DC降压处理给锂电池供电并充电，然后经过处理器U1给DTU提供稳定电源；
4.当超级电容电量供应不足或不稳定时，由处理器U1进行智能控制，协调锂电池参与供电。
5.超级电容经过开关电压调节器DC-DC给锂电池供电。
6.处理器U1监测电压、电流及锂电池的状态(是否充放电、电量余量)，并告知DTU。
判断逻辑：通过电压信号实现对充放电状态和电量余量的监测。
所述处理器U1接收超级电容与锂电池输送的电量并监测其电压变化，结合比较所监测的外部电源(挂车尾灯电源)电压信号数据，起到以下两方面的作用：
(1)通过晶体三极管Q1的开合来实现挂车尾灯电源优先对超级电容进行充(供)电。当超级电容电量不足时U1断开Q1停止给锂电池供电。
(2)U1通过晶体三极管Q2、Q3的开合实现合理调配两路电源输送量的比例，以超级电容电量输出为主，一旦超级电容供电不稳定，自动启动锂电池电量输出进行辅助，保证对DTU稳定的电源输出。
Claims (5)
1.一种挂车DTU供电系统，其特征在于包括超级电容与储电电池，所述超级电容与储电电池接入挂车尾灯线路，通过智能控制电路对超级电容与储电电池的电量进行分配使用，超级电容和储电电池同时给DTU提供稳定的电源，
其中
所述挂车尾灯线路通过第一晶体二极管、电阻R1与超级电容正极相连，负极接公共端GND，所述第一晶体二极管反向截止，
所述挂车尾灯线路通过第一晶体二极管、开关电压调节器、晶体三极管Q1与储电电池的正极相连，
所述超级电容的负极与储电电池负极相连，接到控制器公共端GND，
所述超级电容的正极通过开关电压调节器DC-DC、晶体三极管Q2、第二晶体二极管、电阻R2经处理器U1连接挂车DTU供电，
所述超级电容的正极通过开关电压调节器DC-DC、晶体三极管Q1给储电电池充电，
所述储电电池的正极通过晶体三极管Q3、第三晶体二极管经处理器U1给挂车DTU供电，
所述处理器U1接收超级电容与储电电池输送的电量并监测其电压变化，同时监测挂车尾灯电源电压信号数据：
(1)通过晶体三极管Q1的开合使挂车尾灯电源优先对超级电容进行供电，当超级电容电量不足时U1断开Q1停止给储电电池供电。
(2)通过晶体三极管Q2、Q3的开合调配两路电源输送量的比例，以超级电容电量输出为主，当超级电容供电不稳定时，自动启动储电电池电量输出进行辅助。
2.根据权利要求1所述的一种挂车DTU供电系统，其特征在于所述储电电池为锂电池或铅酸电池。
3.根据权利要求1所述的一种挂车DTU供电系统，其特征在于所述挂车尾灯线包括分别对应示廓灯、左转向灯、刹车灯、右转向灯、后雾灯和/或侧车灯的线路。
4.根据权利要求3所述的一种挂车DTU供电系统，其特征在于每条线路分别具有第一晶体二极管，且每个第一晶体二极管之前分别具有保险丝。
5.根据权利要求1所述的一种挂车DTU供电系统，其特征在于所述电阻R1和超级电容之间、所述晶体三极管Q1和储电电池之间分别具有保险丝。
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