CN113665503A - 断油电输出电路、车载终端、及商用车 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种断油电输出电路、车载终端及商用车。一种用于商用车的断油电输出电路包括：输出单元，用于输出油电控制信号；电流检测单元，用于检测所述油电控制信号的信号电流；反馈控制单元，与所述输出单元和所述反馈控制单元闭环连接，根据所述反馈控制单元的检测结果，控制所述输出单元，使得所述信号电流处于预设范围内。
Description
技术领域
本申请属于商用车领域，特别涉及一种断油电输出电路、车载终端、及商用车。
背景技术
车载终端一般应用于汽车安防和监控。且主要功能包括GPRS实时监控、GNSS定位、紧急报警、超速预警及报警、疲劳驾驶报警、区域报警、线路报警和断油电控制等。
车载终端一般可以输出断油电的控制信号。该控制信号可以用于切断目标车辆的能源供给，迫使目标车辆停车。当汽车违反某些规定时，管理单位可以通过后台服务器强行关闭汽车的油电系统，迫使汽车停止运行。
在故障点长时间得不到清除时，目前现有的限流保护的断油电输出电路容易发生损坏。现有的断油电输出电路的可靠性以及使用寿命难以满足目前对商用车的需求。
发明内容
本申请旨在提供一种结构简单、成本低且可靠性高的断油电输出电路。本申请还提供具有该断油电输出电路的车载终端及商用车。
根据本申请的一方面，提供一种断油电输出电路，用于商用车的油电控制，包括：输出单元，用于输出油电控制信号；电流检测单元，用于检测所述油电控制信号的信号电流；反馈控制单元，与所述输出单元和所述反馈控制单元闭环连接，根据所述反馈控制单元的检测结果，控制所述输出单元，使得所述信号电流处于预设范围内。
可选地，所述输出单元可以包括：第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述断油电输出电路的输入端连接，所述第一开关管的第一端为所述断油电输出电路的输出端。
可选地，所述电流检测单元可以包括：第一电阻器，跨接于所述第一开关管的第二端与信号地之间。
可选地，所述反馈控制单元可以包括：第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述电流检测单元连接，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第二开关管的第二端连接于信号地。
可选地，所述第一开关管和所述第二开关管中的至少一项为单极型晶体管，其控制端为栅极，第一端为漏极，第二端为源极。
可选地，所述第一开关管和所述第二开关管中的至少一项为双极型晶体管，其控制端为基极，第一端为集电极，第二端为发射极。
可选地，所述断油电输出电路，还可以包括：第二电阻器，连接于所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端之间；第三电阻器，连接于所述断油电输出电路的输入端与所述第二电阻器之间；第四电阻器，连接于所述第一开关管的控制端与信号地之间；第五电阻器，连接于所述第二开关管的控制端与所述电流检测单元之间；第一TVS二极管，连接于所述第一开关管的第一端与信号地之间。
根据本申请的另一方面，还提供一种车载终端，包括：前述任意一种断油电输出电路；处理单元，向所述断油电输出电路的输出单元的输入端提供控制信号。
根据本申请的另一方面，还提供一种商用车，包括前述车载终端。
本申请提供的断油电输出电路、车载终端、油电控制系统及商用车，在现有技术的基础上做出改进，在包含继电器线圈的电回路上剔除了自恢复熔丝。由于本申请提供的断油电输出电路所包含的元件均为耐用元件。因而相对于现有技术，本申请所提供的断油电输出电路具有使用寿命较长和工作可靠性较高的优点。
同时，由于本申请提供的断油电输出电路的控制回路中不包含滞后环节，因而本申请所提供的断油电输出电路的保护动作的响应速度可以相对较快。较快的响应速度可以更好地保护本申请所提供的断油电输出电路中的各个元件。因而该技术特征也可以有助于增加断油电输出电路的使用寿命和提高断油电输出电路的工作可靠性。
本申请所提供的断油电输出电路的拓扑结构相对简单，且所包含的元件的成本相对较低。与图1所示现有技术方案的基础相比，本申请所提供的技术方案的实现成本虽略有提高，但是该实现成本仍然相对较低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以容易地得到其他变型。
图1示出现有技术中带限流保护的断油电输出电路的原理示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的断油电输出电路的原理示意图。
图3示出根据本申请另一实施例的车载终端的组成示意图。
图4示出根据本申请另一实施例的油电控制系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
断油电输出电路可以设置与车载终端内部。该车载终端可以用于车队管理。该车队可以包括以载人为目的的商用汽车，比如出租车、公交车、校车或者其他各型客车。也可以是以货运为目的的商用汽车，比如可以是渣土车、危险品车，或者其他货运汽车。还可以是工程应用为目的特种车辆，比如商砼车。
对于上述各类商用车而言，政府监管机关以及车队自身都会有一些特殊的管理要求。目标商用车中内置的车载终端则可以随时检测目标商用车的运行状态。并可以借助断油电输出电路进行目标商用车的管理。在目标商用车的驾驶员严重违反相关规定时，车载终端可以利用断油电输出电路进行目标商用车的断油电控制。车载终端可以切断目标商用车的能源供给，迫使其停车。
图1示出了现有技术中带限流保护的断油电输出电路的原理示意图。
如图1所示，断油电输出电路1000可以包括三极管N1、自恢复熔丝F1、继电器J1、TVS二极管TV1以及电阻器R1和R2。
参见图1，三极管N1的基极可以通过电阻器R1连接输入端VC。电阻器R2可以跨接于三极管N1的基极和发射极之间。自恢复熔丝F1可以连接于三极管N1的集电极和继电器J1线圈之间。TVS二极管TV1可以连接于继电器J1线圈与信号地之间。电源VDD可以是商用车油电系统的供电电源。
断油电输出电路1000可以设置于商用车内的车载终端内部。该车载终端中的处理单元可以输出控制信号至输入端VC。并可以通过断油电输出电路1000控制继电器J1。进而可以控制商用车的油电开关的断开/闭合。从而可以实现该商用车的油电控制。例如，必要时后台服务器可以与车载终端，通过可以通过车载终端远程控制关闭目标商用车的油电系统。这里采用带常闭触点的继电器。该继电器线圈工作电流一般可以在80mA～200mA之间。
在目标商用车正常运行时，继电器J1的触点必须始终处于闭合状态。而在目标商用车运行过程中，由于车辆的颠簸、发动机运行不平稳等因素不可避免地会造成电源VDD上出现电压或电流冲击。车辆运行过程中发生的一些故障也可能会造成电源VDD的较长时间过压或者过流。
自恢复熔丝F1在线路出现异常的大电流时，可以触发保护。在触发保护时，自恢复熔丝F1会产生很高的温度。自恢复熔丝F1自身电阻会随温度升高而变得非常大。从而可以阻止电流的通过。当温度恢复正常，其电阻又变成比较小，从而又可以恢复线路导通。自恢复熔丝F1的寿命和触发保护的次数有关。每保护一次，自恢复熔丝F1的寿命就缩短一点。
在电源VDD上出现电压冲击、电流冲击、或者较长时间的电压过流、电流过流都会导致通过自恢复熔丝F1的电流过流。自恢复熔丝F1迅速升温而阻断，从而可以切断三极管N1的CE极电流，保护三极管N1免于受损。
但是如果前述电冲击过于频繁，或者过压/过流故障时间过长，都会导致断油电输出电路1000中的自恢复熔丝F1的频繁地动作。例如，如果J1的短路故障长时间未清除，那么自恢复熔丝F1一直处于恢复和保护的循环操作。自恢复熔丝F1的使用寿命会迅速消逝，直至失效。从而导致断油电输出电路1000中器件的损坏。导致车载终端的损坏。因而图1所示的方案会降低车载终端的使用寿命，影响车载终端的客户体验。
另外，由于自恢复熔丝F1的温度上升需要一个过程。从过流发生到自恢复熔丝电阻升高而阻断电路需要一个较长的响应时间。因而图1所示的方案存在保护动作响应速度偏慢的缺陷。由此，可能导致因保护不及时而导致的包括三极管N1在内的断油电输出断油电输出电路1000内部的元器件损坏。
综上，断油电输出电路1000的保护功能依赖于自恢复熔丝F1。自恢复熔丝F1存在次数寿命，以及响应速度有限的问题。上述问题导致断油电输出电路1000存在保护能力有限，和工作寿命不足的问题。难以满足目前市场对车载终端的应用要求。
图2示出根据本申请的示例实施例的断油电输出电路的原理示意图。断油电输出电路2000是对断油电输出电路1000的一种改进，去掉了其中的自恢复熔丝。
如图2所示，断油电输出电路2000可以包括输出单元21、电流检测单元22和反馈控制单元23。输出单元21可以用于输出油电控制信号JOUT。油电控制信号JOUT可以用于控制继电器J1的闭合/断开。可以通过继电器J1的闭合/断开实现商用车的油电控制。电流检测单元22可以用于检测油电控制信号JOUT的信号电流IJ。反馈控制单元23可以根据电流检测单元22的检测结果控制输出单元21。
输出单元21、电流检测单元22和反馈控制单元23可以相互连接组成闭环控制电路。在信号电流IJ低于电流阈值IJF时，反馈控制单元23可以不工作。这时，断油电输出电路2000开环运行，输出单元21可以根据输入端VC的电平指令正常输出油电控制信号JOUT，维持目标商用车的正常工作。
信号电流IJ达到甚至超过电流阈值IJF时，反馈控制单元23可以把电流检测单元22的检测结果以较大比例反馈到输出单元21，从而可以把信号电流IJ钳制在电流阈值IJF附近，可以实现限制信号电流IJ处于预设范围内，从而可以在运行过程中保护断油电输出电路2000内的各个组件不受损害，延长断油电输出电路2000的使用寿命，提高断油电输出电路2000的可靠性。
如图2所示，输出单元21可以包括开关管N1和电阻器R2。开关管N1的第一端可以与继电器J1的线圈连接。可以利用开关管N1控制继电器J1的断开/闭合，进而可以通过继电器J1的断开/闭合控制商用车油电控制系统的能源供给。例如，需要断开汽车油电系统时，输入端VC置高电平，N1导通，继电器通电，使得继电器开关断开，从而汽车油电系统关闭。
如图2所示的示例实施例所示，开关管N1的第二端可以通过电流检测单元22与信号地连接。可选地，开关管N1与电流检测单元22也可以采用其他方式连接。
如图2所示，在断油电输出电路2000的输入端VC与开关管N1的控制端之间，输出单元21还可以包括相互连接的电阻器R2和电阻器R3。电阻器R2和电阻器R3可以连接于点M。电阻器R3可以用于避免开关管N2导通时，影响与输入端VC连接的前级电路。
可选地，输出单元21还可以包括电阻器R4。电阻器R4可以跨接于开关管N1的控制端与第二端之间。电阻器R4可以用于确保运行过程中的干扰导致N1误动作导通。
可选地，输出单元21还可以包括TVS二极管TV1。TV1可以跨接于开关管N1的第一端与信号地之间。TVS二极管TV1可以用于吸收点JOUT的电压冲击，以及可以保护断油电输出电路2000，保护包含断油电输出电路2000的车载终端。
如图2所示，开关管N1可以是单极型晶体管，也可以是双极性晶体管。
当开关管N1是单极性晶体管时，开关管N1可以是金属氧化物半导体场效应管，也可以是结型场效应管或者其他类型的单极性晶体管。开关管N1可以是N型场效应管，也可以是P型场效应管。当开关管N1是单极性晶体管时，开关管N1的控制端可以是栅极、第一端可以是漏极、第二端可以是源极。
当开关管N1时双极型晶体管时，开关管N1可以是NPN型三极管，也可以是PNP型三极管。开关管N1的控制端可以是基极、第一端可以是集电极、第二端可以是发射极。
如图2所示，电流检测单元22可以包括作为电流采集电阻的电阻器R1。电流检测单元22可以用于检测流过开关管N1的信号电流IJ。电阻器R1可以把信号电流IJ转换为电阻器R1两端的电压。可选地，电阻器R1可以是精度较高的低温漂电阻器。
可选地，电阻器R1也可以串联于开关管N1的第一端与继电器J1之间。可以把信号电流IJ转换为电阻器R1两端的电压，并可以利用差分放大电路(未示出)把电阻器R1两端电压输送到反馈控制单元23。
可选地，电流检测单元22也可以包括霍尔元件，或者其他电流传感器。当电流检测单元22包括霍尔元件时，霍尔元件可以耦合于开关管N1的第一端，也可以耦合于开关管N1的第二端。该霍尔元件还可以耦合于流过信号电流IJ的断油电输出电路2000的其他位置。
如图2所示，反馈控制单元23可以包括开关管N2和电阻器R5。其中电阻器5可以连接于开关管N2的控制端和电流检测单元22之间。开关管N2的第一端可以连接于点M。开关管N2的第二端可以连接于信号地。
如图2所示，开关管N2可以是单极型晶体管，也可以是双极性晶体管。当开关管N2是单极性晶体管时，开关管N2可以是金属氧化物半导体场效应管，也可以是结型场效应管或者其他类型的单极性晶体管。开关管N2可以是N型场效应管，也可以是P型场效应管。当开关管N2是单极性晶体管时，开关管N2的控制端可以是栅极、第一端可以是漏极、第二端可以是源极。
当开关管N2时双极型晶体管时，开关管N2可以是NPN型三极管，也可以是PNP型三极管。开关管N2的控制端可以是基极、第一端可以是集电极、第二端可以是发射极。
如图2所示。可以合理设置电阻器R1的电阻值，使得在信号电流IJ等于电流阈值IJF时，开关管N2的控制端电压恰好等于开关管N2的门限值。如示例实施例所示，开关管N2为三极管。可是合理设置电阻器R1的电阻值，使得在电流IJ等于电流阈值IJF时，开关管N2的基极电压恰好的等于开关管N2的门限值。
当信号电流IJ小于前述电流阈值IJF时，开关管N2的基极电压小于门限值，开关管N2截止。此时，反馈控制单元23高阻输出，相当于开路。断油电输出电路2000相当于开环运行。输出单元21可以根据输入端VC的开关量电平指令输出油电控制信号JOUT。油电控制信号JOUT可以用于控制继电器J1的开启/关断，进而可以实现目标商用车的油电控制。
当信号电流IJ大于等于前述电流阈值IJF时，开关管N2的基极电压大于等于门限值，开关管N2导通，反馈控制单元23启动工作。反馈控制单元23可以按照预设的较大反馈比例，向输出单元21输出信号电流IJ的反馈信号，压低开关管N1的控制端电压。进而压低信号电流IJ，控制信号电流IJ处于预设范围内。
如示例实施例所示，根据基尔霍夫电流定律可以得到下式：
根据开关管N1和N2的传输特性可以得到下式：
其中，VM为点M处的电压，VBE1为开关管N1的BE结电压，
VBE2为开关管N1的BE结电压，IN2为开关管N2的CE电流，β1和β2分别为开关管N1和N2的放大系数。
根据三极管特性可知：
VBE1≈VBE2≈Vb＝0.7V (4)
根据式(1)-(4)计算并整理得到：
可以合理配置断油电输出电路2000中的各个参数，使得R2-R5的阻值相当，R1根据电流阈值IJF确定，可以略小；β1和β2可以较大，此时显然：
因而，根据式(5)-(8)可以得到：
根据前述对电流阈值IJF的描述，可以得到
因而，根据式(9)和(10)可以得到：
IJ≈IJF (11)
即，在开关管N2打开后，断油电输出电路2000可以把信号电流IJ控制在电流阈值IJF附近。可选地，可以设置电流阈值IJF在预设电流范围内，即可实现控制信号电流IJ在预设电流范围内。
由于断油电输出电路2000的控制回路中不含有储能元件(电容、电感)，因而断油电输出电路2000可以实现保护动作的快速响应。在断油电输出电路2000中的功率回路上剔除了自恢复熔丝，从而可以使得断油电输出电路2000的使用寿命可以相对较长。
图3示出了本申请的另一实施例车载终端的组成示意图。
如图3所示，车载终端3000可以包括断油电输出电路31和处理单元32。可选地，车载终端还可以包括天线ANT。
其中断油电输出电路31可以是前述任意一种断油电输出电路。断油电输出电路31可以接受处理单元32的控制，并可以输出油电控制信号JOUT。油电控制信号JOUT可以用于控制商用车的油电系统的能源供给。可选地，断油电输出电路31可以连接继电器(未示出)，并可以通过继电器的闭合/断开控制控制商用车的油电系统的能源供给。
处理单元32可以与断油电输出电路31连接。处理单元32可以向断油电输出电路31的输入端提供控制信号。该控制信号可以用于控制继电器(未示出)的闭合/断开。同时处理单元32还可以与天线ANT连接。处理单元32可以通过天线ANT与后台服务器(未示出)通信连接。并可以根据来自后台服务器的通信指令向断油电输出电路31发送信号。通过断油电输出电路31控制商用车的油电系统的能源供给。
车载终端3000可以设置于目标商用车内。并可以用于远程监控和管理目标商用车。在驾驶过程中，如果目标商用车驾驶员严重违反相关规定，则可以通过后台服务器向车载终端3000发送指令，利用其中的断油电输出电路31切断目标商用车的能源供给，迫使其停车。
图4示出了本申请的另一实施例油电控制系统的组成示意图。
如图4所示，油电控制系统4000可以包括：车载终端41、继电器42和汽车油电系统43。
其中汽车油电系统43可以包括汽车的电路系统和/或汽车油路系统。继电器42的触点可以与汽车油电系统43串联连接于汽车电源的正/负端之间。可选地，继电器42的触点可以是常闭触点。
车载终端41可以是前述任意一种车载终端。车载终端可以与后台服务器44通过天线耦合连接。与后台服务器44通信，接收来自后台服务器44的通信信息。根据该通信信息的指示，车载终端41可以借助继电器42控制汽车油电系统的能量供给。
本申请还提供一种商用车，包括前述任意一种油电控制系统，和/或前述任意一种车载终端，和/或前述任意一种断油电输出电路。
本申请提供的断油电输出电路、车载终端、油电控制系统及商用车，在现有技术的基础上做出改进，在包含继电器线圈的电回路上剔除了自恢复熔丝。本申请提供的断油电输出电路所包含的元件均为耐用元件，因而，相对于现有技术，本申请所提供的断油电输出电路具有使用寿命较长和工作可靠性较高的优点。
同时，由于本申请提供的断油电输出电路的控制回路中不包含滞后环节，因而本申请所提供的断油电输出电路的保护动作的响应速度可以相对较快。较快的响应速度可以更好地保护本申请所提供的断油电输出电路中的各个元件。因而，这也可以有助于增加断油电输出电路的使用寿命和提高断油电输出电路的工作可靠性。
本申请所提供的断油电输出电路的拓扑结构相对简单，且所包含的元件的成本相对较低。与图1所示现有技术方案的基础相比，本申请所提供的技术方案的实现成本虽略有提高，但是该实现成本仍然相对较低。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种断油电输出电路，用于商用车的油电控制，其特征在于，包括：
输出单元，用于输出油电控制信号，所述输出单元包括用于接收外部控制信号的输入端；
电流检测单元，用于检测所述油电控制信号的信号电流；
反馈控制单元，与所述输出单元和所述反馈控制单元闭环连接，根据所述反馈控制单元的检测结果，控制所述输出单元，使得所述信号电流处于预设范围内。
2.根据权利要求1所述的断油电输出电路，其特征在于，所述输出单元包括：
第一开关管，
所述第一开关管的控制端与所述断油电输出电路的输入端连接，
所述第一开关管的第一端为所述断油电输出电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的断油电输出电路，其特征在于，所述电流检测单元包括：
第一电阻器，跨接于所述第一开关管的第二端与信号地之间。
4.根据权利要求2所述的断油电输出电路，其特征在于，所述反馈控制单元包括：
第二开关管，
所述第二开关管的控制端与所述电流检测单元连接，
所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端连接，
所述第二开关管的第二端连接于信号地。
5.根据权利要求4所述的断油电输出电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为单极型晶体管。
6.根据权利要求4所述的断油电输出电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为双极型晶体管。
7.根据权利要求4所述的断油电输出电路，其特征在于，所述输出单元还包括：
第二电阻器，连接于所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端之间；
第三电阻器，连接于所述断油电输出电路的输入端与所述第二开关管的第一端之间；
第四电阻器，连接于所述第一开关管的控制端与信号地之间；
第一TVS二极管，连接于所述第一开关管的第一端与信号地之间。
8.根据权利要求7所述的断油电输出电路，其特征在于，所述反馈控制单元还包括：
第五电阻器，连接于所述第二开关管的控制端与所述电流检测单元之间。
9.一种车载终端，其特征在于，包括：
权利要求1-8中任意一项所述的断油电输出电路；
处理单元，向所述断油电输出电路的输出单元的输入端提供控制信号。
10.一种商用车，包括如权利要求9所述的车载终端。
Priority Applications (1)
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Citations (7)
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2021
- 2021-07-15 CN CN202110798994.6A patent/CN113665503A/zh active Pending
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