CN209994092U - 车辆以及车辆的过载保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆及用于车辆的过载保护电路，其中过载保护电路包括：功率器件、电流采样单元、可控开关单元以及控制单元，通过功率器件的检流管脚根据输出管脚的负载电流生成检流信号，再通过电流采样单元根据检流信号生成采样电压信号，控制单元根据采样电压信号判断负载电流是否超过预设电流阈值且持续时间是否超过预设时间时，若均超过则通过控制输出端输出第二控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元关断，功率器件关断输出。由此，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

Description

车辆以及车辆的过载保护电路

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的过载保护电路以及一种具有该过载保护电路的车辆。

背景技术

随着现代汽车电子技术日新月异的发展，功能上满足早已不是第一要求，器件使用寿命和模块可靠性已经变得越来越受到人们的重视；当前车辆负载缺少大电流的过流保护设计，对负载的工作状态没有良好的监控，使得车辆中的大功率负载电流瞬间或长时间出现超过额定电流的情况，从而导致元器件寿命受损，甚至对车辆造成一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于车辆的过载保护电路，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种用于车辆的过载保护电路，包括：功率器件，所述功率器件包括输入管脚、输出管脚和检流管脚，所述输出管脚用以连接所述车辆的负载，所述检流管脚根据所述输出管脚的负载电流生成检流信号；电流采样单元，所述电流采样单元与所述检流管脚相连，所述电流采样单元根据所述检流信号生成采样电压信号；可控开关单元，所述可控开关单元的第一端与所述输入管脚相连，所述可控开关单元的第二端接地；控制单元，所述控制单元的AD采样端与所述电流采样单元相连，所述控制单元的控制输出端与所述可控开关单元的控制端相连，所述控制单元通过所述控制输出端输出第一控制信号给所述可控开关单元以控制所述可控开关单元导通，所述功率器件开通进行输出，并根据所述采样电压信号判断所述负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过所述控制输出端输出第二控制信号给所述可控开关单元以控制所述可控开关单元关断，所述功率器件关断输出。

根据本实用新型提出的用于车辆的过载保护电路，通过功率器件的检流管脚根据输出管脚的负载电流生成检流信号，再通过电流采样单元根据检流信号生成采样电压信号，控制单元通过控制输出端输出第一控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元导通，从而控制功率器件开通进行输出，并根据采样电压信号判断负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过控制输出端输出第二控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元关断，功率器件关断输出。由此，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

另外，根据本实用新型上述提出的用于车辆的过载保护电路还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，上述用于车辆的过载保护电路还包括：强制保护单元，所述强制保护单元的输入端与所述检流管脚相连，所述强制保护单元的输出端与所述可控开关单元的控制端相连，所述强制保护单元在所述负载电流大于电流保护阈值时生成第二控制信号，以使所述可控开关单元强制关断。

具体地，所述电流采样单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述检流管脚相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一节点相连；稳压二极管，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述第三电阻的另一端相连；第四电阻，所述第四电阻的一端分别与所述稳压二极管的阴极和所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制单元的AD采样端相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地。

具体地，所述可控开关单元包括：第一开关管，所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的栅极分别与所述控制单元的控制输出端和所述强制保护单元的输出端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一开关管的漏极相连，所述第五电阻的另一端与所述输入管脚相连。

具体地，所述强制保护单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述检流管脚相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第七电阻的另一端接地；第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联；第二开关管，所述第二开关管的栅极与所述第二节点相连，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的栅极相连；第八电阻，所述第八电阻连接在所述第二开关管的漏极与源极之间。

可选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为NOMS管。

可选地，所述第一控制信号为高电平信号，所述第二控制信号为低电平信号。

具体地，所述控制单元包括：控制器，所述控制器的AD采样管脚作为所述控制单元的AD采样端；第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述控制器的输出管脚相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第九电阻的另一端作为所述控制单元的控制输出端。

可选地，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流的50％，所述预设时间为10S；或者，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流，所述预设时间为5S；或者，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流的150％，所述预设时间为2S。

为达到上述目的，本实用新型另一方面还提出了一种车辆，其包括上述的用于车辆的过载保护电路。

根据本实用新型提出的车辆，通过上述的用于车辆的过载保护电路，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的用于车辆的过载保护电路的电路原理图；

图2为根据本实用新型一个实施例的车辆的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例提出的用于车辆的过载保护电路，包括功率器件10、电流采样单元20、可控开关单元30以及控制单元40。

其中，功率器件10包括输入管脚IN、输出管脚OUT和检流管脚IS，输出管脚OUT用以连接车辆的负载，检流管脚IS根据输出管脚OUT的负载电流生成检流信号。

根据本实用新型的一个实施例，上述功率器件10可采用BTS50085。

作为一个实施例，上述车辆的负载可为电机等，本实用新型对此不做具体限定。

其中，电流采样单元20与检流管脚IS相连，电流采样单元20根据检流信号生成采样电压信号。

也就是说，电流采样单元20与检流管脚IS相连，电流采样单元20通过检流管脚IS获取检流信号，并将其转化为采样电压信号以供控制单元40进行AD采集。

其中，可控开关单元30的第一端与输入管脚IN相连，可控开关单元30的第二端接地。

其中，控制单元40的AD采样端与电流采样单元20相连，控制单元40的控制输出端IN16与可控开关单元30的控制端相连，控制单元40通过控制输出端IN16输出第一控制信号给可控开关单元30以控制可控开关单元30导通，功率器件10开通进行输出，并根据采样电压信号判断负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过控制输出端IN16输出第二控制信号给可控开关单元30以控制可控开关单元30关断，功率器件10关断输出。

也就是说，控制单元40通过AD采样端进行AD采集以计算出功率器件10的输出管脚OUT的电流值，再根据采样电压信号即功率器件10的输出管脚OUT的电流值判断负载电流是否超过预设电流阈值且持续时间是否超过预设时间，从而控制输出端IN16输出相应的控制信号以控制可控开关单元30和功率器件10的导通或关断。

作为一个实施例，上述预设电流阈值为负载的额定电流的50％，预设时间为10S；或者，预设电流阈值为负载的额定电流，预设时间为5S；或者，预设电流阈值为负载的额定电流的150％，预设时间为2S。

作为一个实施例，上述第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号。

也就是说，存在以下三种情况则控制单元40通过控制输出端IN16输出一个低电平信号给可控开关单元30以控制可控开关单元30关断，控制功率器件10关断输出，从而实现对负载进行保护；第一种是：当负载电流超过其额定电流的50％，且持续时间超过10S；第二种是：当负载电流超过其额定电流的100％，且持续时间超过5S；第三种是：当负载电流超过其额定电流的150％，且持续时间超过2S。

根据本实用新型提出的用于车辆的过载保护电路，通过功率器件的检流管脚根据输出管脚的负载电流生成检流信号，再通过电流采样单元根据检流信号生成采样电压信号，控制单元通过控制输出端输出第一控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元导通，从而控制功率器件开通进行输出，并根据采样电压信号判断负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过控制输出端输出第二控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元关断，功率器件关断输出。由此，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

进一步地，如图1所示，上述用于车辆的过载保护电路还包括强制保护单元50，强制保护单元50的输入端与检流管脚IS相连，强制保护单元50的输出端与可控开关单元30的控制端相连，强制保护单元50在负载电流大于电流保护阈值时生成第二控制信号，以使可控开关单元30强制关断。

根据本实用新型的一个实施例，电流采样单元包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、稳压二极管D2、第四电阻R4以及第一电容C1；第一电阻R1的一端与检流管脚IS相连；第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连且具有第一节点A，第二电阻R2的另一端接地；第三电阻R3的一端与第一节点A相连；稳压二极管D2的阳极接地，稳压二极管D1的阴极与第三电阻R3的另一端相连；第四电阻R4的一端分别与稳压二极管D2的阴极和第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端与控制单元40的AD采样端IS16相连；第一电容C1的一端与第四电阻R4的另一端相连，第一电容C1的另一端接地。

也就是说，电流采样单元20通过第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3进行分压，将检流管脚IS生成的检流信号转化为采样电压信号以输入到第四电阻R4，再经过稳压二极管D2和第一电容C1进行钳压和滤波，将滤波后的电压输入到控制单元40的AD采样端IS16以供控制单元40进行AD采集，从而计算出功率器件10输出管脚OUT的电流值。

需要说明的是，功率器件10的检流管脚IS的电流值与输出管脚OUT的电流值成正比例关系。

根据本实用新型的一个实施例，可控开关单元包括：第一开关管Q1以及第五电阻R5；第一开关管Q1的源极接地，第一开关管Q1的栅极分别与控制单元40的控制输出端IN16和强制保护单元50的输出端相连；第五电阻R5的一端与第一开关管Q1的漏极相连，第五电阻R5的另一端与输入管脚IN相连。

作为一个实施例，上述第一开关管Q1为NOMS管，具体可为BSS123，本实用新型对此不作具体限定。

根据本实用新型的一个实施例，强制保护单元包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第二开关管Q2以及第八电阻R8；第六电阻R6的一端与检流管脚IS相连；第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连且具有第二节点B，第七电阻R7的另一端接地；第二电容C2与第七电阻R7并联；第二开关管Q2的栅极与第二节点B相连，第二开关管Q2的源极接地，第二开关管Q2的漏极与第一开关管Q1的栅极相连；第八电阻R8连接在第二开关管Q2的漏极与源极之间。

需要说明的是，当检流管脚IS检测到负载电流大于电流保护阈值时，第二开关管Q2导通，将第一开关管Q1的栅极电压连接到地，并使第一开关管Q1关断，从而控制功率器件关断输出。

作为一个实施例，上述第二开关管Q2为NOMS管，具体可为BSS123，本实用新型对此不作具体限定。

根据本实用新型的一个实施例，控制单元包括：控制器、第一二极管D1以及第九电阻R9；控制器的AD采样管脚作为控制单元40的AD采样端；第一二极管D1的阳极与控制器的输出管脚相连；第九电阻R9的一端与第一二极管D1的阴极相连，第九电阻R9的另一端作为控制单元40的控制输出端。

综上所述，根据本实用新型提出的用于车辆的过载保护电路，通过功率器件的检流管脚根据输出管脚的负载电流生成检流信号，再通过电流采样单元根据检流信号生成采样电压信号，控制单元通过控制输出端输出第一控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元导通，从而控制功率器件开通进行输出，并根据采样电压信号判断负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过控制输出端输出第二控制信号给可控开关单元以控制可控开关单元关断，功率器件关断输出。由此，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

此外，如图2所示，本实用新型实施例还提出了一种车辆2000，其包括上述的用于车辆的过载保护电路2000。

根据本实用新型实施例的车载电源装置，根据本实用新型提出的车辆，通过上述的用于车辆的过载保护电路，通过对负载电流进行实时检测，在负载电流出现异常情况时及时关断负载，从而在避免元器件受损的同时，提高了整车的安全性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车辆的过载保护电路，其特征在于，包括：

功率器件，所述功率器件包括输入管脚、输出管脚和检流管脚，所述输出管脚用以连接所述车辆的负载，所述检流管脚根据所述输出管脚的负载电流生成检流信号；

电流采样单元，所述电流采样单元与所述检流管脚相连，所述电流采样单元根据所述检流信号生成采样电压信号；

可控开关单元，所述可控开关单元的第一端与所述输入管脚相连，所述可控开关单元的第二端接地；

控制单元，所述控制单元的AD采样端与所述电流采样单元相连，所述控制单元的控制输出端与所述可控开关单元的控制端相连，所述控制单元通过所述控制输出端输出第一控制信号给所述可控开关单元以控制所述可控开关单元导通，所述功率器件开通进行输出，并根据所述采样电压信号判断所述负载电流超过预设电流阈值且持续时间超过预设时间时，通过所述控制输出端输出第二控制信号给所述可控开关单元以控制所述可控开关单元关断，所述功率器件关断输出。

2.如权利要求1所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，还包括：

强制保护单元，所述强制保护单元的输入端与所述检流管脚相连，所述强制保护单元的输出端与所述可控开关单元的控制端相连，所述强制保护单元在所述负载电流大于电流保护阈值时生成第二控制信号，以使所述可控开关单元强制关断。

3.如权利要求2所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述电流采样单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述检流管脚相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一节点相连；

稳压二极管，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述第三电阻的另一端相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端分别与所述稳压二极管的阴极和所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制单元的AD采样端相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述可控开关单元包括：

第一开关管，所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的栅极分别与所述控制单元的控制输出端和所述强制保护单元的输出端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一开关管的漏极相连，所述第五电阻的另一端与所述输入管脚相连。

5.如权利要求4所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述强制保护单元包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述检流管脚相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第七电阻的另一端接地；

第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联；

第二开关管，所述第二开关管的栅极与所述第二节点相连，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的栅极相连；

第八电阻，所述第八电阻连接在所述第二开关管的漏极与源极之间。

6.如权利要求5所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为NOMS管。

7.如权利要求6所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述第一控制信号为高电平信号，所述第二控制信号为低电平信号。

8.如权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述控制单元包括：

控制器，所述控制器的AD采样管脚作为所述控制单元的AD采样端；

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述控制器的输出管脚相连；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第九电阻的另一端作为所述控制单元的控制输出端。

9.如权利要求1所述的用于车辆的过载保护电路，其特征在于，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流的50％，所述预设时间为10S；或者，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流，所述预设时间为5S；或者，所述预设电流阈值为所述负载的额定电流的150％，所述预设时间为2S。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的过载保护电路。

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