CN201038823Y - 车载用热切换装置 - Google Patents

Abstract

一种车载用热切换装置，其特征在于，应用于一车载电源系统与一车载电脑装置之间，其包括：一备用电源系统、一第一开关单元、一第二开关单元及一电压检知单元。其中，第一开关单元用来开关车载电源系统所输出的一第一电源；另外第二开关单元则用以开关备用电源系统所输出的一备用电源，而电压检知单元用以检测车载电源系统的电压，并随时依据该电压的差异以实时地控制第一开关单元及第二开关单元的启闭，进而切换第一电源及备用电源同时仅以其一来提供给车载电脑装置。借此，达到在车载上可依据车载电源系统的电压而直接切换使用车载电源系统或备用电源系统的目的。

Description

车载用热切换装置

技术领域

本实用新型涉及一种热切换装置，特别是指一种用以切换不同电源系统的车载用热切换装置。

背景技术

由于汽车产业的快速成长，在现今的发展中，已在原本汽车中加入了许多高科技的电子产品及配备，不论是在车装产品芯片的制造、封装、设计或是相关的车内电子装置如：多媒体影音产品、监视装置、甚至到LED相关产品及全球定位系统(GPS)等，都有着庞大的商机，这使得车用电子成为未来的发展重点项目之一。但车用电子所强调的是安全及稳定性，认证时间也相对漫长，这与目前电子业所讲求的产品速度及更新周期有所不同。

然而，车载电源系统是车用电子最关键也是最根本的要件之一，车载电脑装置或相关车用电子外围设备在运作上必须借助车载电源系统来提供主要的电源来源，但在车载上当引擎启动时，请参考图1，为公知技术车载电源系统的电压变动示意图，其会因引擎启动的瞬间所产生近似短路的电流，而导致车载电源系统的电压会有陷落的现象发生而产生电源不稳定的状况，例如：从原本的电压12.6V瞬间降至4V以下(约3.6V)，并且需等约2秒的时间才得以再恢复到足够供应车载电子设备所需的最低电压(约11 V)。而也就因此，任何车载电子设备在开机状态下会因车载电源的瞬间失效而导致电子设备产生瞬间关闭并进行重置的现象，因而容易造成电子设备的毁损。

因此，在目前的解决方式上是可在车载上搭配不断电电源系统(UPS)来达到稳压输出的效果，以防止车载电源的不稳定而损坏车载电脑装置。但在此一方式中，不断电电源系统必须通过至少一组稳压电路来完成稳压的效果，因此在硬件设计上就会产生较高的元件成本，而且不断电电源系统的稳压电路必须一直处于开启状态才能在车载电源系统所提供的电源失效时，及时做提供备源的处理，而这便会降低车载电源系统的效能以及增加不断电电源系统的耗电流。因此以目前的解决方式来看，在车载电源供应、管理及控制上仍有其进一步改善的空间。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题在于，通过简单的电路设计，以控制回路的开关来控制电路开关元件的启闭，并可直接以热切换的方式来切换使用不同电源系统，进而达到稳压输出给车载电脑装置的目的。

为了解决上述问题，根据本实用新型所提出的方案之一，提供一种车载用热切换装置，其特征在于，应用于一车载电源系统与一车载电脑装置之间，其包括：  一备用电源系统、  一第一开关单元、  一第二开关单元及一电压检知单元。其中，备用电源系统用以提供一备用电源，而第一开关单元电性连接于车载电源系统，用来开关车载电源系统所提供输出的一第一电源；另外第二开关单元则电性连接于备用电源系统，用以开关备用电源的输出，而电压检知单元用以检测车载电源系统的电压，并随时依据该电压的差异得以实时地控制第一开关单元及第二开关单元的启闭，进而切换第一电源及备用电源同时仅以其提供给车载电脑装置。

综上所述，本实用新型不仅不需通过稳压电路，而直接由半导体开关元件作为开关控制以达到稳压输出的效果，可节省硬件设计的元件成本，更拥有当第一电源及备用电源其中之一组开启时，另一组便完个关闭，以避免类似不断电电源系统的稳压电路必须一直开启而增加耗电流的问题，并且因此也能间接增加车载电源系统的效能。而在成本低、耗电流低以及效能高的优势下，更适合使用在车载用的系统或装置上。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本实用新型为达到预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本实用新型的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

附图说明

图1为公知技术车载电源系统的电压变动示意图；及

图2为本实用新型车载用热切换装置的实施例方块图的。

主要元件附图标记说明

车载用热切换装置1

备用电源系统10

车载电源系统2

第一开关单元20

车载电脑装置3

第二开关单元30

电压检知单元40

比较电路41

电阻/电容电路42

滤波单元50

电路保护单元60

具体实施方式

请参考图2，为本实用新型车载用热切换装置的实施例方块图，如图所示，本实用新型提供一种车载用热切换装置1，应用于一车载电源系统2与一车载电脑装置3之间，其中，车载电脑装置3可例如为车装电脑(Car PC)、工业电脑或甚至是随车搭配的行车电脑等。而车载用热切装置1包括：一备用电源系统10、一第一开关单元20、一第二开关单元30及一电压检知单元40，备用电源系统1 0为各类型的二次电池，以用来提供一备用电源，而第一开关单元20电性连接于车载电源系统2，用以开关原本车载电源系统2所提供给车载电脑装置3的一第一电源；此外，第二开关单元30则电性连接于备用电源系统1 0，用以开关备用电源的输出，以在第一电源瞬间失效时可提供给车载电脑装置3运作使用。其中第一开关单元20及第二开关单元30在硬件设计上可单纯是利用至少一半导体开关元件(如：金属氧化半导体场效晶体管MOSFET)(图未示)来设计，也可例如是由同一切换芯片(图未示)来达到第一开关单元20及第二开关单元30的设计。

而电压检知单元40用以检测车载电源系统2的电压，并随时依据该电压的差异而实时地控制第一开关单元20及第二开关单元30的启闭，进而切换第一电源及备用电源以同时只让其中之一能提供给车载电脑装置3。也就是表示当电压检知单元40检测到车载电源系统2在车辆引擎发动瞬间或车辆行进间的间歇性变化，而使得车载电源系统2有电压陷落发生时，便会关闭第一开关单元20以阻断第一电源的供应，而同时改为开启第二开关单元30来使备用电源顺利供应给车载电脑装置3，等到车载电源系统2恢复正常供应稳定电压时，再切换为原本的车载电源系统2经过第一开关单元20提供第一电源给车载电脑装置3。值得一提的是上述的切换动作不需关闭任何电源系统而可直接进行热切换的动作。

而在电压检知单元40中，可进一步包含一比较电路41及一电阻/电容(RC)电路42，使得电压检知单元40通过比较电路41所提供的参考电压来进行电压的比较而完成检测车载电源系统2的电压是否陷落；而电阻/电容电路42则是电压检知单元40用以匹配第一开关单元20及第二开关单元30的交换启闭的延迟时间。

另外，车载用热切换装置1更可进一步包括：一滤波单元50及一电路保护单元60，其中滤波单元50电性连接于车载电源系统2与电压检知单元40之间，用以滤除车载电源系统2在输出第一电源时因引擎干扰而产生的噪声，以避免电压检知单元40在检测车载电源系统2的电压时产生误判的情形，并且在硬件设计上，滤波单元50可例如系电感器或电容器等滤波元件。而电路保护单元60则电性连接于第一开关单元20与第二开关单元30的输出端与车载电脑装置3之间，以进行侦测第一电源或备用电源的异常，进而产生一关断信号来关闭第一开关单元20及第二开关单元30，并且于侦测该异常的情形排除后恢复开起第一开关单元20及第二开关单元30，其中该异常的情形可例如为电路短路或过电流发生的情形，而关闭第一开关单元20及第二开关单元30主要是用以阻断第一电源及备用电源的持续提供，以避免车载用热切换装置1内的各部位元件无法承受过大电流的输出而损毁，并且更可进一步保护车载电脑装置3的安全性。

以下是针对本实用新型所提供的车载用热切换装置1的工作方式进行说明，首先，在车载用热切换装置1中预先设定开启第一开关单元20并关闭第二开关单元30，进而使车载电源系统2提供第一电源，并经过第一开关单元20而将第一电源输出以供应给车载电脑装置3使用。接着，提供电压检知单元40以借助其中的一比较电路4 1来进行检测车载电源系统2的电压是否产生陷落，其中比较电路4 1提供一参考电压以比较车载电源系统2的电压是否低于该参考电压而产生陷落，若检测电压是否产生陷落的检测结果为是，表示车载电源系统2的电压可能例如因车辆引擎的启动而导致电压有瞬间陷落的情形，此时便会关闭第一开关单元20以阻断第一电源，并同时开启第二开关单元30以导通备用电源系统10所提供的备用电源给车载电脑装置3继续使用，借此以弥补瞬间第一电源的不稳定或失效的问题。此外，可重复进行检测电压是否产生陷落以随时检测车载电源系统2的电压状况，以进而判断车载电源系统2是否已恢复正常供应电源。

而在上述中，相反的若检测电压是否产生陷落的检测结果为否，表示车载电源系统2的电压并无产生陷落的情形而能供应稳定的电源，此时便可开启第一开关单元20且关闭第二开关单元30，以持续地由车载电源系统2直接提供第一电源给车载电脑装置3。

而在上述方法中，更可举例提供一电路保护单元60，以随时侦测第一电源或备用电源是否产生异常的情形，其中该异常的情形可例如为电路短路或过电流发生的情形，而若产生异常的情形时，则电路保护单元60便及时关闭第一开关单元20及第二开关单元30以保护电路不受损毁，并且等异常情形解除后才恢复开启第一开关单元20及第二开关单元30以继续正常工作。

借此，依据车载电源系统2的电压状况，以控制第一开关单元20及第二开关单元30的启闭，进而切换使用车载电源系统2或备用电源系统10，并且不需在关闭任何电源系统下而直接进行，以达到热切换的动作功能。

综上所述，本实用新型不仅不需通过稳压电路，而直接由半导体开关元件作为开关控制以达到稳压输出的效果，可节省硬件设计的元件成本，更拥有当第一电源及备用电源其中之一组开启时，另一组便完全关闭，以避免类似不断电电源系统的稳压电路必须一直开启而增加耗电流的问题，并且因此也能间接增加车载电源系统2的效能。而在成本低、耗电流低以及效能高的优势下，更适合使用在车载用的系统或装置上。

但，以上所述，仅为本实用新型的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本实用新型，本实用新型的所有范围应以下述的权利要求保护范围为准，任何本领域技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车载用热切换装置，其特征在于，应用于一车载电源系统与一车载电脑装置之间，包括：

一备用电源系统，用以提供一备用电源；

一第一开关单元，电性连接该车载电源系统，用以开关该车载电源系统所输出的一第一电源；

一第二开关单元，电性连接该备用电源系统，用以开关该备用电源的输出；及

一电压检知单元，用以检测该车载电源系统的电压，以用来控制该第一开关单元及该第二开关单元的启闭，进而切换该第一电源及该备用电源同时仅以其一输出至该车载电脑装置。

2.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的车载电脑装置为车装电脑、行车电脑或工业电脑。

3.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的备用电源系统为二次电池。

4.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的第一开关单元及该第二开关单元分别包含至少一元件半导体开关元件。

5.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的第一开关单元及该第二开关单元由同一切换芯片所达成。

6.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的电压检知单元更进一步包含：

一比较电路，提供一参考电压以进行检测该车载电源系统的电压；及

一电阻/电容电路，用以匹配该第一开关单元及该第二开关单元启闭的延迟时间。

7.如权利要求1所述的车载用热切换装置，其特征在于，进一步包括：

一滤波单元，电性连接该车载电源系统与该电压检知单元之间，以滤除该第一电源的噪声；及

一电路保护单元，侦测该第一电源或该备用电源的异常，以产生一关断信号来关闭该第一开关单元及该第二开关单元。

8.如权利要求7所述的车载用热切换装置，其特征在于，所述的滤波单元为电感器或电容器。

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