CN211507819U - 一种用于机车蓄电池安全保护电路 - Google Patents

一种用于机车蓄电池安全保护电路 Download PDF

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娄阳
王金明
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Abstract

本实用新型涉及一种用于机车蓄电池安全保护电路，采用全新硬件结构电路架构设计，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，其中蓄电池组总电压通过电阻分压后与参考电压比较，针对不同电压范围蓄电池组，只需简单匹配分压电阻，拓宽了系统的可应用性，并且电路中设计电压回差电路，使得电路能够克服比较器不一致性、以及电压波动带来的影响，保证检测稳定，不产生误动作，增强了系统的可靠性及适应性，由于设计完全采用硬件实现，所以本实用新型蓄电池安全保护电路适用范围广，成本低，有效提高了蓄电池组应用稳定性与效率。

Description

一种用于机车蓄电池安全保护电路
技术领域
本实用新型涉及一种用于机车蓄电池安全保护电路，属于供电保护电路技术领域。
背景技术
蓄电池组作为列车控制设备和各种应急照明的备用电源，对其可靠性要求很高，蓄电池组安全影响到机车正常运行和安全。为了保障蓄电池组安全，常规采用电池监测或管理系统，通过对蓄电池电压、电流及温度等参数的采集，软件判定电池是否过充等，避免蓄电池组过充电。当电池监测或管理系统中发生采集模块烧坏或软件跑偏等失控的情况，监测或管理系统将有可能成为负载等，进而危及蓄电池组安全；同时，电池监测或管理系统采用单片机进行控制，该方法成本较高，元器件较多可靠性不高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于机车蓄电池安全保护电路，采用全新硬件结构电路架构设计，能够避免频繁对蓄电池组的通断切换控制，提高了蓄电池组应用稳定性与效率。
本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种用于机车蓄电池安全保护电路，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，包括分压电路和比较电路，其中，分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1上背向电阻R2的一端作为Port1端，用于分压电路的输入、对接机车蓄电池组，电阻R2上背向电阻R1的一端接地，电阻R2的两端作为分压电路的输出端；
比较电路包括比较器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C9，电阻R4的其中一端作为比较电路的输入端，电阻R4的另一端对接比较器U1的正向输入端+IN，比较器U1的反向输入端-IN对接电阻R5的其中一端，电阻R5的另一端作为Port2端，用于接入预设参考电压，比较器U1的正极接入电压端V+对接预设供电电压VCC，比较器U1的负极接入电压端V-接地，且比较器U1的正极接入电压端V+串联电容C9后、对接比较器U1的负极接入电压端V-，比较器U1的输出端OUT依次串联二极管D1、电阻R6后、对接比较器U1的正向输入端+IN，同时比较器U1的输出端OUT即为比较电路的输出端；
分压电路的输出端对接比较电路的输入端，比较电路的输出端作为Port3端，对接机车蓄电池组的输出接触器，用于针对机车蓄电池组向机车的供电实现通断切换。
作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括滤波电路，所述分压电路的输出端分别对接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端对接所述比较电路的输入端。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述滤波电路包括电容C1、极性电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电容C6、电容C7、电容C8；滤波电路的正极输入端依次串联电容C1的其中一端、极性电容C2的正极端、电容C3的其中一端、电容C4的其中一端、电容C5的其中一端、电阻R3、电容C6的其中一端、电容C7的其中一端、电容C8的其中一端后、至滤波电路的输出端，滤波电路的负极输入端依次串联电容C1的另一端、极性电容C2的负极端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端；所述分压电路的输出端分别对接滤波电路的正极输入端、负极输入端，滤波电路的输出端对接所述比较电路的输入端。
作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括稳压电路，所述比较电路的输出端对接稳压电路的输入端，稳压电路的输出端作为Port3端，对接机车蓄电池组的输出接触器。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述稳压电路包括电容C10、电容C11、电阻R7、电阻R8、二极管D2，稳压电路的输入端分别对接电容C10的其中一端、电容C11的其中一端、电阻R7的其中一端，电容C10的另一端、电容C11的另一端、二极管D2的正极端三者相连接地，电阻R7的另一端、二极管D2的负极端、电阻R8的其中一端三者相连、构成稳压电路的输出端，电阻R8的另一端对接预设供电电压VCC。
本实用新型所述一种用于机车蓄电池安全保护电路，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本实用新型所设计用于机车蓄电池安全保护电路，采用全新硬件结构电路架构设计，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，其中蓄电池组总电压通过电阻分压后与参考电压比较，针对不同电压范围蓄电池组，只需简单匹配分压电阻，拓宽了系统的可应用性，并且电路中设计电压回差电路，使得电路能够克服比较器不一致性、以及电压波动带来的影响，保证检测稳定，不产生误动作，增强了系统的可靠性及适应性，由于设计完全采用硬件实现，所以本实用新型蓄电池安全保护电路适用范围广，成本低，有效提高了蓄电池组应用稳定性与效率。
附图说明
图1是本实用新型设计用于机车蓄电池安全保护电路的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
本实用新型设计了一种用于机车蓄电池安全保护电路，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，如图1所示，具体包括分压电路、滤波电路、比较电路、稳压电路，其中，分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1上背向电阻R2的一端作为Port1端，用于分压电路的输入、对接机车蓄电池组，电阻R2上背向电阻R1的一端接地，电阻R2的两端作为分压电路的输出端。
滤波电路包括电容C1、极性电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电容C6、电容C7、电容C8；滤波电路的正极输入端依次串联电容C1的其中一端、极性电容C2的正极端、电容C3的其中一端、电容C4的其中一端、电容C5的其中一端、电阻R3、电容C6的其中一端、电容C7的其中一端、电容C8的其中一端后、至滤波电路的输出端，滤波电路的负极输入端依次串联电容C1的另一端、极性电容C2的负极端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端。
比较电路包括比较器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C9，电阻R4的其中一端作为比较电路的输入端，电阻R4的另一端对接比较器U1的正向输入端+IN，比较器U1的反向输入端-IN对接电阻R5的其中一端，电阻R5的另一端作为Port2端，用于接入预设参考电压，比较器U1的正极接入电压端V+对接预设供电电压VCC，比较器U1的负极接入电压端V-接地，且比较器U1的正极接入电压端V+串联电容C9后、对接比较器U1的负极接入电压端V-，比较器U1的输出端OUT依次串联二极管D1、电阻R6后、对接比较器U1的正向输入端+IN，同时比较器U1的输出端OUT即为比较电路的输出端。
这里比较电路中的比较器U1采用单电源预设供电电压VCC进行供电，相对于正负电源供电，使得电路结构非常简单，并且比较器U1输出端受电源供电影响，输出限制为3.5V左右，为了保证回差电压的稳定性，采用稳压电路对输出电压进行处理。
稳压电路包括电容C10、电容C11、电阻R7、电阻R8、二极管D2，稳压电路的输入端分别对接电容C10的其中一端、电容C11的其中一端、电阻R7的其中一端，电容C10的另一端、电容C11的另一端、二极管D2的正极端三者相连接地，电阻R7的另一端、二极管D2的负极端、电阻R8的其中一端三者相连、构成稳压电路的输出端，电阻R8的另一端对接预设供电电压VCC。
分压电路的输出端分别对接滤波电路的正极输入端、负极输入端，滤波电路的输出端对接比较电路的输入端，比较电路的输出端对接稳压电路的输入端，稳压电路的输出端作为Port3端，对接机车蓄电池组的输出接触器，用于针对机车蓄电池组向机车的供电实现通断切换。
上述所设计用于机车蓄电池安全保护电路，在实际应用当中，电容C2为大容量电容，整个电路上电时，滤波电路的输出端电压上升速度小于Port2端口的上升速度，Port2端所接入的预设参考电压，可以由电源芯片产生，也可以通过电阻分压产生等，主要是为了与滤波电路输出端分压后电压相比较，不限电压产生方式。
实际应用当中，假设滤波电路的输出端的电压值为UVBF，Port2端接入预设参考电压值为UREF，比较器U1输出端OUT的输出电压为U0，比较器U1的正向输入端+IN的电压为U+，比较器负向输入端-IN的电压为U-。
应用过程中，当U+≥U-时，比较器U1输出端OUT的输出电压U0的值等于预设供电电压VCC经稳压电路由Port3端输出电压UT的值，即U0＝UT，则此时
Figure BDA0002101107700000041
UH为上限触发电压。
当U+<U-时，比较器U1输出端OUT的输出电压U0的值等于0，因二极管D1的作用，此时U+＝UL＝UVBF，UL为下限触发电压。
则所产生的电压回差
Figure BDA0002101107700000042
基于本实用新型设计中比较器U1输出端与其正向输入端+IN之间的回路，该回差特性可有效消除比较器U1不一致性、以及电压波动带来的影响，保证信号输出的稳定性，不产生误动作。
上述技术方案所设计用于机车蓄电池安全保护电路，采用全新硬件结构电路架构设计，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，其中蓄电池组总电压通过电阻分压后与参考电压比较，针对不同电压范围蓄电池组，只需简单匹配分压电阻，拓宽了系统的可应用性，并且电路中设计电压回差电路，使得电路能够克服比较器不一致性、以及电压波动带来的影响，保证检测稳定，不产生误动作，增强了系统的可靠性及适应性，由于设计完全采用硬件实现，所以本实用新型蓄电池安全保护电路适用范围广，成本低，有效提高了蓄电池组应用稳定性与效率。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种用于机车蓄电池安全保护电路，用于针对机车蓄电池组的供电进行通断控制，其特征在于：包括分压电路和比较电路，其中，分压电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1上背向电阻R2的一端作为Port1端，用于分压电路的输入、对接机车蓄电池组，电阻R2上背向电阻R1的一端接地，电阻R2的两端作为分压电路的输出端；
比较电路包括比较器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C9，电阻R4的其中一端作为比较电路的输入端，电阻R4的另一端对接比较器U1的正向输入端+IN，比较器U1的反向输入端-IN对接电阻R5的其中一端，电阻R5的另一端作为Port2端，用于接入预设参考电压，比较器U1的正极接入电压端V+对接预设供电电压VCC，比较器U1的负极接入电压端V-接地，且比较器U1的正极接入电压端V+串联电容C9后、对接比较器U1的负极接入电压端V-，比较器U1的输出端OUT依次串联二极管D1、电阻R6后、对接比较器U1的正向输入端+IN，同时比较器U1的输出端OUT即为比较电路的输出端；
分压电路的输出端对接比较电路的输入端，比较电路的输出端作为Port3端，对接机车蓄电池组的输出接触器，用于针对机车蓄电池组向机车的供电实现通断切换。
2.根据权利要求1所述一种用于机车蓄电池安全保护电路，其特征在于：还包括滤波电路，所述分压电路的输出端分别对接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端对接所述比较电路的输入端。
3.根据权利要求2所述一种用于机车蓄电池安全保护电路，其特征在于：所述滤波电路包括电容C1、极性电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电容C6、电容C7、电容C8；滤波电路的正极输入端依次串联电容C1的其中一端、极性电容C2的正极端、电容C3的其中一端、电容C4的其中一端、电容C5的其中一端、电阻R3、电容C6的其中一端、电容C7的其中一端、电容C8的其中一端后、至滤波电路的输出端，滤波电路的负极输入端依次串联电容C1的另一端、极性电容C2的负极端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端；所述分压电路的输出端分别对接滤波电路的正极输入端、负极输入端，滤波电路的输出端对接所述比较电路的输入端。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述一种用于机车蓄电池安全保护电路，其特征在于：还包括稳压电路，所述比较电路的输出端对接稳压电路的输入端，稳压电路的输出端作为Port3端，对接机车蓄电池组的输出接触器。
5.根据权利要求4所述一种用于机车蓄电池安全保护电路，其特征在于：所述稳压电路包括电容C10、电容C11、电阻R7、电阻R8、二极管D2，稳压电路的输入端分别对接电容C10的其中一端、电容C11的其中一端、电阻R7的其中一端，电容C10的另一端、电容C11的另一端、二极管D2的正极端三者相连接地，电阻R7的另一端、二极管D2的负极端、电阻R8的其中一端三者相连、构成稳压电路的输出端，电阻R8的另一端对接预设供电电压VCC。
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