CN216034204U - 一种驻车控制器的备用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种驻车控制器的备用电源系统，该备用电源系统包括变压单元、开关单元和电压比较单元；其中，变压单元、开关单元和驻车控制器依次串联，电压比较单元连接在低压电源和开关单元之间；开关单元包括第一P‑MOS管，电压比较单元包括比较器，比较器用于比较低压电源的电压与设定值的关系，当低压电源的电压低于设定值时，电压比较单元驱动第一P‑MOS管闭合，使变压单元为驻车控制器供电。该备用电源系统在整车低压供电出现故障，无法确保驻车控制器正常工作时，电压比较单元将检测到故障，通过启动备用电源系统给驻车控制器提供能量，确保驻车控制器在极限工况下能顺利完成驻车等功能，使整车制动性能更加安全、可靠。

Description

一种驻车控制器的备用电源系统
技术领域
本实用新型属于汽车驻车控制器技术领域，特别涉及一种驻车控制器的备用电源系统。
背景技术
驻车控制器作为电动汽车核心的制动部件，对电动汽车的行车安全起着至关重要的作用，如何保证驻车控制器在所有极限条件下都能正常可靠的工作显得尤为重要。当前很多驻车控制器都不具备驻车控制器备用电源功能，一旦供电电池或线束发生故障，没有其他电源来提供电能，驻车控制器将无法正常工作，这就产生极大的安全问题。目前市场对于行车安全提出了更高的要求，为使驻车控制器更安全可靠，需要为驻车控制器增加相应措施，保障驻车控制器功能安全的设计要求。因此，就需要为驻车控制器提供备用电能，保证驻车控制器在特殊情况下能完成驻车，以此来提高汽车的安全性。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型公开了一种驻车控制器的备用电源系统，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型公开一种驻车控制器的备用电源系统，所述备用电源系统包括变压单元、开关单元和电压比较单元；
其中，所述变压单元、所述开关单元和驻车控制器依次串联，所述电压比较单元连接在低压电源和所述开关单元之间；
所述开关单元包括第一P-MOS管，所述电压比较单元包括比较器，所述比较器用于比较所述低压电源的电压与设定值的关系，当所述低压电源的电压低于设定值时，所述电压比较单元驱动所述第一P-MOS管闭合，使所述变压单元为所述驻车控制器供电。
进一步地，所述开关单元还包括稳压二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管；
所述第一P-MOS管的源极分别与所述稳压二极管D1的负极、所述稳压二极管D2的负极、所述电阻R1的一端、所述变压单元连接，所述第一P-MOS管的漏极与所述驻车控制器连接，所述第一P-MOS管的栅极分别与所述稳压二极管D1的正极、所述稳压二极管D2的正极、所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述三极管的集电极连接，所述三极管的基极与所述电压比较单元连接，所述三极管的发射极接地，所述电阻R3和所述电容C1并联在所述三极管的基极与发射极之间。
进一步地，所述电压比较单元还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3和稳压二极管D3；
所述比较器的正极输入端依次通过所述电阻R7、所述电阻R6、所述电阻R4与所述低压电源连接，所述电阻R6和所述电阻R7的连接线接地，所述电容C2并联在所述电阻R6两端，所述电容C3并联在所述电阻R7两端，所述电阻R5连接在所述比较器的正极输入端和基准电压源之间，所述电阻R8的一端连接在所述电阻R4和所述电阻R6的连接线上，所述电阻R8的另一端连接所述比较器的负极输入端，所述电阻R9并联在所述比较器的负极输入端和输出端之间，所述比较器的输出端分别连接所述稳压二极管D3的负极、所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端，所述稳压二极管D3的正极接地，所述电阻R10的另一端与所述变压单元连接，所述电阻R11的另一端与所述开关单元连接。
进一步地，所述备用电源系统还包括电容模组单元；
所述电容模组单元连接在所述变压单元与所述开关单元的连接线上；
当所述低压电源的电压低于设定值时，所述电容模组单元用于为所述驻车控制器供电。
进一步地，所述备用电源系统还包括充电单元；
所述充电单元连接在变压单元的输出端，所述电容模组单元连接在所述充电单元与所述开关单元的连接线上，所述充电单元用于为所述电容模组单元充电。
进一步地，所述充电单元包括充电电阻、第二P-MOS管和控制电路；
所述充电电阻和第二P-MOS管并联连接，所述控制电路分别与所述第二P-MOS管和所述电容模组单元连接。
进一步地，所述电容模组单元包括若干串联连接的电容单体，各所述电容单体上并联一个均压电阻。
进一步地，所述电容模组单元还包括电压和温度检测电路，用于检测所述电容模组单元的电压和温度；
所述电压和温度检测电路的信号输出端与MCU连接。
进一步地，所述变压单元的输入端连接汽车动力电池。
进一步地，所述变压单元为高压转低压的反激电源电路。
本实用新型的优点及有益效果是：
本实用新型的备用电源系统中，通过电压比较单元监测给驻车控制器供电的低压电源的电压，当其电压低于设定值时，开关单元将切换备用电源系统给此驻车控制器供电，确保驻车控制器在极限工况下能顺利完成驻车等功能；该驻车控制器备用电源系统具有简单、实用、安全可靠等优点，能满足市场上对于驻车控制器安全可靠工作的更高要求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型的一个实施例中一种驻车控制器的备用电源系统的结构框图；
图2为本实用新型的一个实施例中另一种驻车控制器的备用电源系统的结构框图；
图3为本实用新型的一个实施例中开关单元的电路结构图；
图4为本实用新型的一个实施例中电压比较单元的电路结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
本实用新型的一个实施例中公开一种驻车控制器的备用电源系统，如图1所示，该备用电源系统包括变压单元、开关单元和电压比较单元。
其中，变压单元、开关单元和驻车控制器依次串联，电压比较单元连接在低压电源和开关单元之间。
开关单元包括第一P-MOS管，第一P-MOS管用于控制变压单元和驻车控制器之间的供电关系。电压比较单元包括比较器，比较器用于比较低压电源的电压与设定值的关系。当低压电源的电压低于设定值时，电压比较单元驱动第一P-MOS管闭合，使变压单元为驻车控制器供电；反之，第一P-MOS管保持断开，切断变压单元为驻车控制器的供电。
具体地，电压比较单元用于监测整车低压电源的电压，在正常工作时，驻车控制器由整车低压电源供电，低压电源的电压为15V，当低压电源的电压低于设定值或断开为零值时，电压比较单元就会输出一个开关信号到开关单元，将开关单元中的第一P-MOS管导通，以切换为备用电源系统给驻车控制器供电。此时，高压电源中的电能经过变压单元的降压后，通过开关单元为驻车控制器供电。在整车低压电源或者和低压电源连接的线束出现问题时，由备用电源系统为车辆能正常停车并完成驻车提供保障。其中，设定值小于低压电源的正常工作电压值，其大小具体根据车辆状况进行设置，通常把设定值的大小设为驻车控制器的最小工作电压。
综上，本实施例的备用电源系统中，通过电压比较单元监测给驻车控制器供电的低压电源的电压，当整车低压供电出现故障，无法确保驻车控制器正常工作时，即当低压电源的电压低于设定值时，开关单元将切换备用电源系统来为此驻车控制器供电，确保驻车控制器在极限工况下能顺利完成驻车等功能；本驻车控制器备用电源系统具有简单、实用、安全可靠等优点，能满足市场上对于驻车控制器安全可靠工作的更高要求。
在一个具体实施例中，如图3所示，开关单元还包括稳压二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管Q2。
第一P-MOS管Q1的源极分别与稳压二极管D1的负极、稳压二极管D2的负极、电阻R1的一端以及变压单元连接，第一P-MOS管Q1的漏极与驻车控制器连接，第一P-MOS管Q1的栅极分别与稳压二极管D1的正极、稳压二极管D2的正极、电阻R1的另一端以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电压比较单元连接，三极管Q2的发射极接地，而电阻R3和电容C1则并联在三极管Q2的基极与发射极之间。
在该实施例中，通过由第一P-MOS管Q1、稳压二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管Q2构成开关单元并且采用上述特定电路连接关系，使该开关单元可以根据电压比较单元的控制信号，对第一P-MOS管及时准确的通断切换控制，从而保证在低压电源的电压低于设定值时，能够及时准确的将备用电源系统切换至为驻车控制器供电，确保驻车控制器在极限工况下能顺利完成驻车等功能。
进一步地，如图4所示，电压比较单元还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3和稳压二极管D3。
比较器U1的正极输入端依次通过电阻R7、电阻R6、电阻R4与低压电源连接，电阻R6和电阻R7的连接线接地，电容C2并联在电阻R6两端，电容C3并联在电阻R7两端，电阻R5连接在比较器U1的正极输入端和基准电压源(本实施例中基准电压源的电压设为2.5V)之间，电阻R8的一端连接在电阻R4和电阻R6的连接线上，电阻R8的另一端连接比较器U1的负极输入端，电阻R9并联在比较器U1的负极输入端和输出端之间，比较器U1的输出端分别连接稳压二极管D3的负极、电阻R10的一端以及电阻R11的一端，稳压二极管D3的正极接地，电阻R10的另一端与变压单元连接，电阻R11的另一端与开关单元连接。
在该实施例中，通过由比较器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3和稳压二极管D3构成电压比较单元并且采用上述特定电路连接关系，使该电压比较单元可以根据比较低压电源的电压与设定值的关系控制开关单元中第一P-MOS管的通断，可以及时准确实现对开关单元的通断切换控制，从而保证在低压电源的电压低于设定值时，能够及时准确的将备用电源系统切换至为驻车控制器供电，确保驻车控制器在极限工况下能顺利完成驻车等功能。
在一个实施例中，如图2所示，备用电源系统还包括电容模组单元。
电容模组单元连接在变压单元与开关单元的连接线上。
当低压电源的电压低于设定值时，电容模组单元用于为驻车控制器供电。
如果整车高压电源和低压电电源同时出现问题时，备用电源系统还能依靠储存在电容模组单元中的电能来给驻车控制器供电，使车辆能完成最后一次驻车，为车辆能正常停车并完成驻车提供双重保障。
进一步地，如图2所示，备用电源系统还包括充电单元。
充电单元连接在变压单元的输出端，电容模组单元连接在充电单元与开关单元的连接线上，充电单元用于为电容模组单元充电，使电电容模组单元正常情况下都处于充满电状态。
在一个具体实施例中，充电单元包括充电电阻、第二P-MOS管和控制电路。
充电电阻和第二P-MOS管并联连接，控制电路分别与第二P-MOS管和电容模组单元连接。充电单元中的充电电阻串联在控制电路上，可以降低控制电路中的电流。当控制电路检测到电容模组单元的电压上升到接近比如15V时，控制电路会输出一个电平来开启第二P-MOS管，当第二P-MOS管导通时会短路充电电阻，避免充电电阻长时间工作带来电能的损耗。
在一个实施例中，电容模组单元包括若干串联连接的电容单体，各电容单体上并联一个均压电阻。均压电阻的主要作用是利用分压原理保证各个电容上电压均等，因为电容单体之间存在差异，各个电容端电压容易出现不等的情况，进而容易导致电容被击穿，并联的均压电阻能有效防止各个电容端电压不等情况的发生。
优选的，电容单体的数量为10个，电容单体为3V/3F的超级电容单体，10个电容单体串联连接，每个电容单体在正常工作时承受的电压是1.5V。充电单元给电容模组单元充满电后，电容模组单元的电压会稳定在15V，当发生驻车控制器供电故障时，电容模组单元上储存的电能可以供驻车控制器应急使用。
在一个实施例中，电容模组单元还包括电压和温度检测电路，用于检测电容模组单元的电压和温度。
电压和温度检测电路的信号输出端与MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)连接。电压和温度检测电路是对电容模组单元的电压和温度进行随时检测，并把检测到的电压和温度信号传给MCU，通过MCU就可以随时掌握电容模组单元的状态信息，确保电容模组单元处于正常工作状态。
在一个实施例中，变压单元的输入端连接汽车动力电池。汽车动力电池中的电能通过变压单元进行变压并进入备用电源系统，一方面给电容模组单元充电，另一方面作为驻车控制器的备用电能。
进一步地，变压单元为高压转低压的反激电源电路。此反激电源电路的输入为电动汽车的动力电池，输出为15V，最大功率为15W，在正常工作条件下，只要动力电池的高压存在，反激电源电路就开始工作并输出恒定的15V，此反激电源电路的功能是将高压转换为低压，保证驻车控制器实际接收的电压与其适用电压匹配。
在一个优选的实施例中，变压单元、电压比较单元、开关单元和驻车控制器设置在同一个壳体内，防止发生车祸等意外情况时，驻车控制器没有损坏，但低压电源和备用电源都无法供电，无法完成驻车。将备用电源系统中的大部分单元和驻车控制器放在同一个壳体内，除非备用电源系统和驻车控制器都发生损坏，否则备用电源系统都可以实现供电。电容模组单元独立设置在壳体之外，便于电容模组单元的散热，防止电容模组单元温度过高而损坏。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种驻车控制器的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统包括变压单元、开关单元和电压比较单元；
其中，所述变压单元、所述开关单元和驻车控制器依次串联，所述电压比较单元连接在低压电源和所述开关单元之间；
所述开关单元包括第一P-MOS管，所述电压比较单元包括比较器，所述比较器用于比较所述低压电源的电压与设定值的关系，当所述低压电源的电压低于设定值时，所述电压比较单元驱动所述第一P-MOS管闭合，使所述变压单元为所述驻车控制器供电。
2.根据权利要求1所述的备用电源系统，其特征在于，所述开关单元还包括稳压二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管；
所述第一P-MOS管的源极分别与所述稳压二极管D1的负极、所述稳压二极管D2的负极、所述电阻R1的一端、所述变压单元连接，所述第一P-MOS管的漏极与所述驻车控制器连接，所述第一P-MOS管的栅极分别与所述稳压二极管D1的正极、所述稳压二极管D2的正极、所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述三极管的集电极连接，所述三极管的基极与所述电压比较单元连接，所述三极管的发射极接地，所述电阻R3和所述电容C1并联在所述三极管的基极与发射极之间。
3.根据权利要求1所述的备用电源系统，其特征在于，所述电压比较单元还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3和稳压二极管D3；
所述比较器的正极输入端依次通过所述电阻R7、所述电阻R6、所述电阻R4与所述低压电源连接，所述电阻R6和所述电阻R7的连接线接地，所述电容C2并联在所述电阻R6两端，所述电容C3并联在所述电阻R7两端，所述电阻R5连接在所述比较器的正极输入端和基准电压源之间，所述电阻R8的一端连接在所述电阻R4和所述电阻R6的连接线上，所述电阻R8的另一端连接所述比较器的负极输入端，所述电阻R9并联在所述比较器的负极输入端和输出端之间，所述比较器的输出端分别连接所述稳压二极管D3的负极、所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端，所述稳压二极管D3的正极接地，所述电阻R10的另一端与所述变压单元连接，所述电阻R11的另一端与所述开关单元连接。
4.根据权利要求1所述的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统还包括电容模组单元；
所述电容模组单元连接在所述变压单元与所述开关单元的连接线上；
当所述低压电源的电压低于设定值时，所述电容模组单元用于为所述驻车控制器供电。
5.根据权利要求4所述的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统还包括充电单元；
所述充电单元连接在变压单元的输出端，所述电容模组单元连接在所述充电单元与所述开关单元的连接线上，所述充电单元用于为所述电容模组单元充电。
6.根据权利要求5所述的备用电源系统，其特征在于，所述充电单元包括充电电阻、第二P-MOS管和控制电路；
所述充电电阻和第二P-MOS管并联连接，所述控制电路分别与所述第二P-MOS管和所述电容模组单元连接。
7.根据权利要求4所述的备用电源系统，其特征在于，所述电容模组单元包括若干串联连接的电容单体，各所述电容单体上并联一个均压电阻。
8.根据权利要求4所述的备用电源系统，其特征在于，所述电容模组单元还包括电压和温度检测电路，用于检测所述电容模组单元的电压和温度；
所述电压和温度检测电路的信号输出端与MCU连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的备用电源系统，其特征在于，所述变压单元的输入端连接汽车动力电池。
10.根据权利要求9所述的备用电源系统，其特征在于，所述变压单元为高压转低压的反激电源电路。
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