CN219477613U - 一种车载单元充电电路及车载单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载单元充电电路及车载单元，包括：依次电连接的电压输入接口、过压保护单元、充电管理单元、储能单元，其中，所述充电管理单元实时采集储能单元的实时电压，并根据所述实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换。通过上述电路，可以使得能够实时的对车载单元的充电过程做有效的监控，并通过切换充电模式满足储能单元的不同实时电压下的充电需求，保证了充电电路运行的平稳以及储能单元的及时快速的充电，进而提高车载单元的使用寿命。

Description

一种车载单元充电电路及车载单元

技术领域

本实用新型涉及车载设备领域，具体涉及一种车载单元充电电路及车载单元。

背景技术

随着ETC取消省界收费站及门架系统升级，在高速行驶过程中，车载单元OBU(OnboardUnit)的使用频次也大幅增加，对OBU的使用寿命提出了更高的要求。

充电电路的设计在很大程度上决定了OBU的使用寿命，从而影响用户体验，具体体现在，1、当前部分OBU使用过程中出现无法充电，进而导致产品失效的情况；2、部分OBU充电过程中供电电压异常，导致标签损坏。

基于上述技术问题，需要提供一种车载单元充电电路，用于实现充电保护及稳定供电功能，提高车载单元使用寿命。

实用新型内容

为了至少解决上述部分技术问题，本实用新型实施例提供了一种车载单元。

本实用新型具体采用如下技术方案：一种车载单元充电电路，包括：依次电连接的电压输入接口、过压保护单元、充电管理单元、储能单元，其中，所述充电管理单元实时采集储能单元的实时电压，并根据所述实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换。

可选的，所述根据所述实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换包括：

当所述实时电压低于预设电压或为0时，充电管理单元以设定的最大恒流充电，当所述实时电压达到预设电压时，充电管理单元改以设定恒压进行小电流充电。

可选的，所述过压保护单元包括：第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、三极管及MOS管，所述第一二极管的正极接地，负极接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第一端共点，所述第二电阻的第二端连接所述三极管的控制端，所述第三电阻的第二端与所述电压输入接口的正极以及所述三极管的第一端、所述MOS管的第一端共点，所述三极管的第二端、所述MOS管的控制端以及所述第四电阻的第一端共点，所述第四电阻的第二端接地，所述MOS管的第二端连接所述充电管理单元。

可选的，所述充电管理单元与所述储能单元之间设置有电池保护单元，所述电池保护单元用于检测所述储能单元温度，当温度高于预设值时，断开与储能单元的连接。

可选的，所述断开与储能单元的连接包括：所述电池保护单元自身断路。

可选的，所述断开与储能单元的连接包括：对所述充电管理单元使能控制，使所述充电管理单元停止充电。

可选的，还包括，设置在所述电压输入接口及所述过压保护单元之间的稳压单元，所述稳压单元包括第二二极管及第三二极管，所述第二二极管的正极接地，负极接所述电压输入接口的正极以及所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极接所述过压保护单元。

可选的，所述第二二极管为TVS二极管，所述第三二极管为肖特基二极管。

可选的，还包括短路保护单元，所述短路保护单元设置在所述电压输入接口的正极以及所述第二二极管的负极之间。

还提供了一种车载单元，包括上述任一实施例的充电电路。

本实用新型的有益效果在于：电压输入接口可以连接车辆的车载适配器作为电源的输入，过压保护单元对后级的电路进行过压保护，充电管理单元对储能单元的充电过程进程监控和管理。通过上述电路，可以使得能够实时的对车载单元的充电过程做有效的监控，并通过切换充电模式满足储能单元的不同实时电压下的充电需求，保证了充电电路运行的平稳以及储能单元的及时快速的充电，进而提高车载单元的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种车载单元充电电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种车载单元充电电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的再一种车载单元充电电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种车载单元充电电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种车载单元充电电路示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

根据本申请实施例的一种车载单元充电电路，结合图1和图5所示，包括：依次电连接的电压输入接口1(图5中P1)、过压保护单元2、充电管理单元3(采用现有的芯片电路)、储能单元4，其中，充电管理单元3实时采集储能单元4的实时电压，并根据实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换。

在本实施例中，电压输入接口1可以连接车辆的车载适配器作为电源的输入，过压保护单元2对后级的电路进行过压保护，充电管理单元3对储能单元4的充电过程进程监控和管理。通过上述电路，可以使得能够实时的对车载单元的充电过程做有效的监控，并通过切换充电模式满足储能单元4的不同实时电压下的充电需求，保证了充电电路运行的平稳以及储能单元4的及时快速的充电，进而提高车载单元的使用寿命。

在具体实施中，根据实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换包括：

当实时电压低于预设电压或为0时，充电管理单元3以设定的最大恒流充电，当实时电压达到预设电压时，充电管理单元3改以设定恒压进行小电流充电。当电池充满后停止充电，通过实时监测储能单元4的电压变化，当储能单元4电压小于预设电压时，开始进行新一轮充电。如此设计，可实现对储能单元4快速且高效补电，同时防止过充，保护储能单元4安全。

在一具体实施例中，结合附图5所示，过压保护单元2包括：第一二极管D3、第一电阻R7、第二电阻R6、第三电阻R5、第四电阻R8、三极管Q2及MOS管Q1，第一二极管D3的正极接地，负极接第一电阻R7的第一端，第一电阻R7的第二端与第二电阻R6的第一端及第三电阻R5的第一端共点，第二电阻R6的第二端连接三极管Q2的控制端，第三电阻R5的第二端与电压输入接口1的正极以及三极管Q2的第一端、MOS管Q1的第一端共点，三极管Q2的第二端、MOS管Q1的控制端以及第四电阻R8的第一端共点，第四电阻R8的第二端接地，MOS管Q1的第二端连接充电管理单元3。

本实施例中，当供电电压在正常设计范围内时，此时过压保护单元2中三极管Q2截止，进而MOS管Q1导通，正常给后级供电；当供电电压大于设计范围时，此时过压保护单元2中三极管Q2导通，进而MOS管Q1截止，供电截止，当电压降低到设计范围时，过压保护解除，供电恢复。相比集成芯片实现方案，本实施例中过压保护单元2采用电路分立器件实现方案，过压保护电压可按设计要求实时调整，且在稳定性、器件散热及低成本控制方面均优于集成芯片设计方案。

在一具体实施例中，如图2及图5所示，充电管理单元3与储能单元4之间设置有电池保护单元5，电池保护单元5用于检测储能单元4温度，当温度高于预设值时，断开与储能单元4的连接，从而实现对储能单元4的实时保护。

在具体实施中，断开与储能单元4的连接的方式具体可以为：电池保护单元5自身断路，例如：电池保护单元5采用正温度系数低阻抗热敏电阻PTC1用于检测储能元件表面温度，设计时靠近储能单元4布局，当储能单元4温度大于设计温度时，电池保护单元5会将充电电路断开，进而充电中止，温度降低后恢复充电。

断开与储能单元4的连接的方式还可以是：对充电管理单元3使能控制，使充电管理单元3停止充电。电池保护单元5电路可以采用温度采集单元采集储能单元4表面温度，按设计温度需求实现对充电管理单元3的使能控制，从而实现对储能单元4的实时保护。

在一具体实施例中，如图3及图5所示，还包括，设置在电压输入接口1及过压保护单元2之间的稳压单元6，稳压单元6包括第二二极管D2及第三二极管D1，第二二极管D2的正极接地，负极接电压输入接口1的正极以及第三二极管D1的正极，第三二极管D1的负极接过压保护单元2。在具体实施中第二二极管D2可以为TVS二极管，第三二极管D1为肖特基二极管。当瞬态大电压输入时，TVS实现快速响应，转化瞬时大电流通过GND释放，肖特基二极管起到防止供电反接作用。稳压单元6还可以设置有电感L1，一端连接第二二极管D2的正极，另一端接地，电感L1用于做电源隔离，抑制高频干扰。

在一具体实施例中，如图4及图5所示，还包括短路保护单元7，短路保护单元7设置在电压输入接口1的正极以及第二二极管D2的负极之间。短路保护单元7由高响应自恢复保险丝PPTC1在充电电路输入最前端接入，确保当充电电路出现异常短路时，可及时将整个充电电路开路，实现对设备及器件保护，检测电流恢复到设计范围时，重新开启供电；同类的设计方式可采用热熔断器等一次性器件代替，考虑车载单元实际使用场景，设备激活后不可拆卸，采用的为直流小电压工作方式，结合产品小型化结构，综合评估选用贴片式可恢复性保险器件来实现。同时，将稳压单元6电路设计在短路保护单元7后方，当瞬时电流持续时间过长时，此时自恢复保险丝受TVS端大电流及时关断电路，起到共同保护作用，从而实现电压钳位稳压。

通过上述的各实施例，整个电路设计在满足高效充电的同时，充分考虑了充电安全问题，极大的减小了充电安全隐患，提升标签使用寿命，提高了用户体验。

本申请还公开了一种车载单元，车载单元采用了上述的充电电路。其具体的效果请参见上述各实施例，此处不在赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参阅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)

1.一种车载单元充电电路，其特征在于，包括：依次电连接的电压输入接口、过压保护单元、充电管理单元、储能单元，其中，所述充电管理单元实时采集储能单元的实时电压，并根据所述实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述根据所述实时电压进行恒流和恒压两种充电模式的切换包括：

当所述实时电压低于预设电压或为0时，充电管理单元以设定的最大恒流充电，当所述实时电压达到预设电压时，充电管理单元改以设定恒压进行小电流充电。

3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述过压保护单元包括：第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、三极管及MOS管，所述第一二极管的正极接地，负极接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第一端共点，所述第二电阻的第二端连接所述三极管的控制端，所述第三电阻的第二端与所述电压输入接口的正极以及所述三极管的第一端、所述MOS管的第一端共点，所述三极管的第二端、所述MOS管的控制端以及所述第四电阻的第一端共点，所述第四电阻的第二端接地，所述MOS管的第二端连接所述充电管理单元。

4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电管理单元与所述储能单元之间设置有电池保护单元，所述电池保护单元用于检测所述储能单元温度，当温度高于预设值时，断开与储能单元的连接。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述断开与储能单元的连接包括：所述电池保护单元自身断路。

6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述断开与储能单元的连接包括：对所述充电管理单元使能控制，使所述充电管理单元停止充电。

7.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括，设置在所述电压输入接口及所述过压保护单元之间的稳压单元，所述稳压单元包括第二二极管及第三二极管，所述第二二极管的正极接地，负极接所述电压输入接口的正极以及所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极接所述过压保护单元。

8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述第二二极管为TVS二极管，所述第三二极管为肖特基二极管。

9.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，还包括短路保护单元，所述短路保护单元设置在所述电压输入接口的正极以及所述第二二极管的负极之间。

10.一种车载单元，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的充电电路。