CN214227919U - 车载备用供电电路和车载设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种车载备用供电电路和车载设备,其中,车载备用供电电路包括充电电路、超级电容组、放电电路和控制电路,当前级电源模块掉电时,超级电容组放电,并通过放电电路为车载监控设备供电,当超级电容组的放电电源的电压小于第二预设电压时放电电路停止输出,控制电路输出第二使能信号控制放电电路关断,此时,超级电容组即使出现电压抖动导致电压上升至预设电压的情况,放电电路始终保持关断状态,从而保证车载监控设备无电源输入,避免出现反复供电的异常情况,提高车载监控设备的供电可靠性。

Description

车载备用供电电路和车载设备
技术领域
本实用新型属于车载技术领域,尤其涉及一种车载备用供电电路和车载设备。
背景技术
车载监控设备被誉为汽车内的黑匣子,具有重要作用,其不仅承担车辆道路、司乘人员的实时视频画面的监控,还承担着车队运输维护部门通过网络平台对车辆实时车辆调度。然而,当车辆或者设备因为意外事故或者特殊情况导致车载监控设备的供电电源突然断电,而车载监控设备又希望能够捕捉和保存掉电前后最关键的几秒钟甚至更长时间的监控画面或者数据信息,一个可靠的备电系统就尤为关键,它能提供车载监控设备在突然掉电情况下,数秒甚至数分钟内设备依然保持正常工作,为现场记录最关键的一部分数据和信息。
超级电容备电方案是目前短时间备电的首选方案,其价格低廉,充电迅速,占用设备空间小;但是超级电容在低电压掉电时存在电压反弹和抖动问题,导致车载监控设备供电异常。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种车载备用供电电路,旨在解决采用超级电容应用在车载监控设备时存在的电压抖动导致车载监控设备供电异常的问题。
本实用新型实施例的第一方面提了一种车载备用供电电路,车载备用供电电路包括充电电路、超级电容组、放电电路和控制电路;
所述充电电路的电源输入端、所述放电电路的电源输出端、控制电路的信号端和车载监控设备的电源输入端构成所述车载备用供电电路的电源输入端并用于连接前级电源模块,所述充电电路的电源输出端与所述超级电容组的充电端连接,所述超级电容组的放电端与所述放电电路的电源输入端连接,所述控制电路的控制端与所述放电电路的受控端连接;
所述充电电路,用于将所述前级电源模块输出的第一直流电源转换为充电电源,并输出所述充电电源至所述超级电容组;
所述超级电容组,用于接收所述充电电源进行充电以及输出放电电源至所述放电电路;
所述控制电路,用于在信号端的电压大于或者等于第一预设电压时输出第一使能信号至所述放电电路,以及在信号端的电压小于所述第一预设电压时输出第二使能信号至所述放电电路;
所述放电电路,用于:
当接收到所述第一使能信号时将所述超级电容组的放电电源转换为第二直流电源并输出;
当所述放电电源的电压小于第二预设电压时停止输出;以及
当接收到所述第二使能信号时关断,其中,所述第二直流电源的电压小于所述第一直流电源的电压。
在一个实施例中,所述控制电路为所述车载监控设备的控制器,所述控制电路还用于控制所述车载监控设备工作。
在一个实施例中,所述充电电路包括恒流充电芯片。
在一个实施例中,所述超级电容组包括多个串联和/或并联的超级电容。
在一个实施例中,所述放电电路包括升压芯片,所述升压芯片的输入端、输出端和受控端分别为所述放电电路的电源输入端、电源输出端和受控端。
在一个实施例中,所述车载备用供电电路还包括第一单向导通电路;
所述充电电路的电源输入端和所述第一单向导通电路的输入端构成所述车载备用供电电路的电源输入端并用于连接前级电源模块,所述第一单向导通电路的输出端、所述放电电路的电源输出端、所述控制电路的信号端和所述车载监控设备的电源输入端互连;
所述第一单向导通电路,用于将所述前级电源模块输出的第一直流电源单向输出至所述车载监控设备。
在一个实施例中,所述车载备用供电电路还包括第二单向导通电路;
所述第二单向导通电路串接在所述充电电路与所述超级电容组之间;
所述第二单向导通电路,用于将所述充电电源单向输出至所述超级电容组。
在一个实施例中,所述车载备用供电电路还包括第三单向导通电路;
所述第三单向导通电路的输入端与所述放电电路的电源输出端连接,所述第三单向导通电路的输出端、所述第一单向导通电路的输出端、所述控制电路的信号端和所述车载监控设备的电源输入端互连;
所述第三单向导通电路,用于将所述放电电源单向输出至所述车载监控设备。
在一个实施例中,所述第一单向导通电路包括第一二极管、所述第二单向导通电路包括第二二极管,所述第三单向导通电路包括第三二极管;
所述第一二极管的阳极和阴极分别为所述第一单向导通电路的输入端和输出端,所述第二二极管的阳极和阴极分别为所述第二单向导通电路的输入端和输出端,所述第三二极管的阳极和阴极分别为所述第三单向导通电路的输入端和输出端。
本实用新型实施例的第二方面提了一种车载设备,车载设备包括车载监控设备和如上所述的车载备用供电电路,所述车载备用供电电路与所述车载监控设备电性连接。
本实用新型实施例通过采用充电电路、超级电容组、放电电路和控制电路构成车载备用供电电路,当前级电源模块掉电时,超级电容组放电,并通过放电电路为车载监控设备供电,当超级电容组的放电电源的电压小于第二预设电压时放电电路停止输出,控制电路输出第二使能信号控制放电电路关断,此时,超级电容组即使出现电压抖动导致电压上升至第二预设电压的情况,放电电路始终保持关断状态,从而保证车载监控设备无电源输入,避免出现反复供电的异常情况,提高车载监控设备的供电可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路的第一种结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路的第二种结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路的第三种结构示意图;
图4为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路的第四种结构示意图;
图5为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路的第五种结构示意图;
图6是本实用新型实施例提供的车载设备的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
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。
本实用新型实施例的第一方面提了一种车载备用供电电路100。
如图1所示,图1为本实用新型实施例提供的车载备用供电电路100的第一种结构示意图,本实施例中,车载备用供电电路100包括充电电路10、超级电容组20、放电电路30和控制电路40;
充电电路10的电源输入端、放电电路30的电源输出端、控制电路40的信号端和车载监控设备300的电源输入端构成车载备用供电电路100的电源输入端并用于连接前级电源模块200,充电电路10的电源输出端与超级电容组20的充电端连接,超级电容组20的放电端与放电电路30的电源输入端连接,控制电路40的控制端与放电电路30的受控端连接;
充电电路10,用于将前级电源模块200输出的第一直流电源转换为充电电源,并输出充电电源至超级电容组20;
超级电容组20,用于接收充电电源进行充电以及输出放电电源至放电电路30;
控制电路40,用于在信号端的电压大于或者等于第一预设电压时输出第一使能信号至放电电路30,以及在信号端的电压小于所述第一预设电压时输出第二使能信号至放电电路30;
放电电路30,用于:
当接收到第一使能信号时将超级电容组20的放电电源转换为第二直流电源并输出;
当放电电源的电压V4小于第二预设电压时停止输出;以及
当接收到第二使能信号时关断,其中,第二直流电源的电压V2小于第一直流电源的电压V1。
本实施例中,当前级电源模块200初始正常上电时,前级电源模块200输出的第一直流电源一方面输出至车载监控设备300为车载监控设备300提供供电电源,另一方面通过充电电路10输出充电电源为超级电容组20充电,此时,控制电路40检测到其信号端即车载监控设备300的电源输入端的电压大于或者等于第一预设电压,控制电路40输出第一使能信号至放电电路30,放电电路30工作,并进行电源转换工作,输出第二直流电源,但是,由于第一直流电源的电压V1大于第二直流电源的电压V2,因此,车载监控设备300优先从前级电源模块200取电。
当超级电容组20充满后,超级电容组20的充电电源的电压V3达到预设的充电电压,超级电容组20停止充电,前级电源模块200输出的第一直流电源全部用于车载监控设备300供电。
当前级电源模块200突然中断供电时,第一直流电源的电压V1降至零,此时,放电电路30开始工作,超级电容组20的放电电源经放电电路30转换为第二直流电源为车载监控设备300供电。
超级电容组20随着放电时间持续,放电电源的电压V4小于第二预设电压时,放电电路30停止输出,第二直流电源的电压V2小于第一预设电压,如果放电电路30未接收到第二使能信号时,第二直流电源的电压V2突降第一预设电压以下,导致电流突然中断,超级电容组20的放电电源的电压V4存在反弹过程,反弹的电压一旦超过第二预设电压时,放电电路30将重新开启,车载监控设备300将再次上电,导致放电电路30和车载监控设备300反复重启,因此,为了避免此问题,此时,控制电路40检测到信号端即车载监控设备300的电源输入端的电压为降至第一预设电压以下时,输出第二使能信号至放电电路30,放电电路30接收到第二使能信号时关断停止工作,此时,即便超级电容组20的放电电源的电压V4反弹至第二预设电压,放电电路30因其受控端接收到的第二使能信号,仍保持关断状态而不会出现再次开启的问题,车载监控设备300同样不会出现再次开启的问题,消除了因超级电容组20电压抖动导致车载监控设备300反复重启的问题,提高了车载监控设备300的稳定性和安全性。
本实施例中,控制电路40可包括独立的控制器以及外围电压检测电路,或者与车载监控设备300的控制器310复用设置,具体设置方式可根据需求对应选择,第一使能信号和第二使能信号可为不同类型的信号,例如高低电平、不同脉宽的PWM信号等等,在一个实施例中,第一使能信号和第二使能信号为对应于车载监控设备300的电压值的高低电平,其中,第一使能信号为高电平,第二使能信号为低电平。
第一预设电压和第二预设电压可根据车载监控设备、放电电路的工作电压参数对应设定,具体大小不做限制。
为了降低设计成本,如图2所示,在一个实施例中,控制电路40为车载监控设备300的控制器310,控制电路40还用于控制车载监控设备300工作,即车载监控设备300的控制器310具备两种功能,一是监控车载监控设备300的电源输入端的电压并对应输出控制放电电路30工作的使能信号,二是控制车载监控设备300工作,其中,控制器310可与车载监控设备300的电源输入端直接连接,或者通过电源转换电路连接,控制器310在车载监控设备300的电源输入端的电压大于或者等于第一预设电压时保持工作状态,并输出第一使能信号控制放电电路30工作,同时,控制车载监控设备300的各功能模块工作,在车载监控设备300的电源输入端的电压小于第一预设电压时,车载监控设备300整机停机,控制器310停止工作,其与放电电路连接的信号端变化为低电平即第二使能信号,放电电路30关断停止工作,杜绝车载监控设备300出现反复上电的问题。
充电电路10和放电电路30可采取对应的升压电路、降压电路、升降压电路等,具体结构不限。
如图3所示,在一个实施例中,充电电路10为恒流充电芯片11,恒流充电芯片11的输入端和输出端分别为充电电路10的电源输入端和电源输出端,在前级电源模块200正常时,恒流充电芯片11恒流输出并为超级电容组20充电。
在一个实施例中,超级电容组20包括多个串联和/或并联的超级电容,超级电容的连接方式根据充放电需求对应设置。
在一个实施例中,放电电路30包括升压芯片31,升压芯片31的输入端、输出端和受控端分别为放电电路30的电源输入端、电源输出端和受控端,放电电源经升压芯片31升压转换后输出第二直流电源,并根据接收到的使能信号对应工作或者停止工作。
前级电源模块200可为车载设备的外设电源或者车载设备的内部电源模块,具体结构可为电源转换电路或者电池等。
本实用新型实施例通过采用充电电路10、超级电容组20、放电电路30和控制电路40构成车载备用供电电路100,当前级电源模块200掉电时,超级电容组20放电,并通过放电电路30为车载监控设备300供电,当超级电容组20的放电电源的电压V4小于第二预设电压时放电电路30停止输出,控制电路40输出第二使能信号控制放电电路30关断,此时,超级电容组20即使出现电压抖动导致电压上升至第二预设电压的情况,放电电路30始终保持关断状态,从而保证车载监控设备300无电源输入,避免出现反复供电的异常情况,提高车载监控设备300的供电可靠性。
如图4所示,在一个实施例中,车载备用供电电路100还包括第一单向导通电路50;
充电电路10的电源输入端和第一单向导通电路50的输入端构成车载备用供电电路100的电源输入端并用于连接前级电源模块200,第一单向导通电路50的输出端、放电电路30的电源输出端、控制电路40的信号端和车载监控设备300的电源输入端互连;
第一单向导通电路50,用于将前级电源模块200输出的第一直流电源单向输出至车载监控设备300。
本实施例中,为了避免在前级电源模块200掉电时,放电电路30输出的第二直流电源倒灌至前级电源模块200的电源输出端,导致前级电源模块200或者前级其他功能模块受损,车载备用供电电路100中设置了第一单向导通电路50,在前级电源模块200掉电时,第一单向导通电路50起到截止作用,防止第二直流电源倒灌。
同理,请继续参阅图4,在一个实施例中,车载备用供电电路100还包括第二单向导通电路60;
第二单向导通电路60串接在充电电路10与超级电容组20之间;
第二单向导通电路60,用于将充电电源单向输出至超级电容组20。
在前级电源模块200掉电时,为了避免超级电容组20与充电电路10之间存在倒灌的问题,在充电电路10与超级电容组20之间设置了第二单向导通电路60,充电电源只能从充电电路10输出至超级电容组20,而不会出现倒灌问题,从而避免了充电电路10损坏的问题。
进一步地,请继续参阅图4,在前级电源模块200正常工作时,由于第一直流电源的电压V1大于第二直流电源的电压V2,因此,为了避免第一直流电源倒灌至放电电路30,导致放电电路30损坏的问题,在一个实施例中,车载备用供电电路100还包括第三单向导通电路70;
第三单向导通电路70的输入端与放电电路30的电源输出端连接,第三单向导通电路70的输出端、第一单向导通电路50的输出端、控制电路40的信号端和车载监控设备300的电源输入端互连;
第三单向导通电路70,用于将放电电源单向输出至车载监控设备300。
其中,第一单向导通电路50、第二单向导通电路60、第三单向导通电路70可采用二极管、开关管、光耦等结构,为了简化电路结构,如图5所示,在一个实施例中,第一单向导通电路50包括第一二极管D1、第二单向导通电路60包括第二二极管D2,第三单向导通电路70包括第三二极管D3;
第一二极管D1的阳极和阴极分别为第一单向导通电路50的输入端和输出端,第二二极管D2的阳极和阴极分别为第二单向导通电路60的输入端和输出端,第三二极管D3的阳极和阴极分别为第三单向导通电路70的输入端和输出端。
如图6所示,本实用新型还提出一种车载设备,该车载设备包括车载监控设备300和车载备用供电电路100,该车载备用供电电路100的具体结构参照上述实施例,由于本车载设备采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。其中,车载备用供电电路100与车载监控设备300电性连接。
本实施例中,车载备用供电电路100通过检测车载监控设备300的电源输入端的电压并输出对应的使能信号至内部的放电电路30,从而避免出现车载监控设备300反复上电重启的问题,提高了车载监控设备300的稳定性和安全性。
当前级电源模块200为车载内部电源模块时,车载设备还可包括前级电源模块200,车载设备的具体结构根据需求对应设置。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载备用供电电路,其特征在于,包括充电电路、超级电容组、放电电路和控制电路;
所述充电电路的电源输入端、所述放电电路的电源输出端、控制电路的信号端和车载监控设备的电源输入端构成所述车载备用供电电路的电源输入端并用于连接前级电源模块,所述充电电路的电源输出端与所述超级电容组的充电端连接,所述超级电容组的放电端与所述放电电路的电源输入端连接,所述控制电路的控制端与所述放电电路的受控端连接;
所述充电电路,用于将所述前级电源模块输出的第一直流电源转换为充电电源,并输出所述充电电源至所述超级电容组;
所述超级电容组,用于接收所述充电电源进行充电以及输出放电电源至所述放电电路;
所述控制电路,用于在信号端的电压大于或者等于第一预设电压时输出第一使能信号至所述放电电路,以及在信号端的电压小于所述第一预设电压时输出第二使能信号至所述放电电路;
所述放电电路,用于:
当接收到所述第一使能信号时将所述超级电容组的放电电源转换为第二直流电源并输出;
当所述放电电源的电压小于第二预设电压时停止输出;以及
当接收到所述第二使能信号时关断,其中,所述第二直流电源的电压小于所述第一直流电源的电压。
2.如权利要求1所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述控制电路为所述车载监控设备的控制器,所述控制电路还用于控制所述车载监控设备工作。
3.如权利要求1或2所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述充电电路包括恒流充电芯片。
4.如权利要求1或2所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述超级电容组包括多个串联和/或并联的超级电容。
5.如权利要求1或2所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述放电电路包括升压芯片,所述升压芯片的输入端、输出端和受控端分别为所述放电电路的电源输入端、电源输出端和受控端。
6.如权利要求1或2所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述车载备用供电电路还包括第一单向导通电路;
所述充电电路的电源输入端和所述第一单向导通电路的输入端构成所述车载备用供电电路的电源输入端并用于连接前级电源模块,所述第一单向导通电路的输出端、所述放电电路的电源输出端、所述控制电路的信号端和所述车载监控设备的电源输入端互连;
所述第一单向导通电路,用于将所述前级电源模块输出的第一直流电源单向输出至所述车载监控设备。
7.如权利要求6所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述车载备用供电电路还包括第二单向导通电路;
所述第二单向导通电路串接在所述充电电路与所述超级电容组之间;
所述第二单向导通电路,用于将所述充电电源单向输出至所述超级电容组。
8.如权利要求7所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述车载备用供电电路还包括第三单向导通电路;
所述第三单向导通电路的输入端与所述放电电路的电源输出端连接,所述第三单向导通电路的输出端、所述第一单向导通电路的输出端、所述控制电路的信号端和所述车载监控设备的电源输入端互连;
所述第三单向导通电路,用于将所述放电电源单向输出至所述车载监控设备。
9.如权利要求8所述的车载备用供电电路,其特征在于,所述第一单向导通电路包括第一二极管、所述第二单向导通电路包括第二二极管,所述第三单向导通电路包括第三二极管;
所述第一二极管的阳极和阴极分别为所述第一单向导通电路的输入端和输出端,所述第二二极管的阳极和阴极分别为所述第二单向导通电路的输入端和输出端,所述第三二极管的阳极和阴极分别为所述第三单向导通电路的输入端和输出端。
10.一种车载设备,其特征在于,包括车载监控设备和如权利要求1~9任一项所述的车载备用供电电路,所述车载备用供电电路与所述车载监控设备电性连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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